التغيرات في اتجاهات التكنولوجيا والتصميم الحراري

في السنوات الأخيرة، أصبح "التصغير"، "الأداء الوظيفي العالي"، و "مرونة التصميم" الاتجاه التطويري لتكنولوجيا مكونات أشباه الموصلات. ما نحتاج إلى النظر فيه هنا هو كيف ستؤثر هذه الاتجاهات في مكونات أشباه الموصلات على التصميم الحراري والحراري.

"التصغير"

وقد شجع الطلب على تصغير المنتجات على تصغير مراكز الدوائر الدولية، ولوحات الدوائر المتصاعدة، وغيرها من المكثفات. في عملية تصغير مكونات أشباه الموصلات ، على سبيل المثال ، رقائق IC المعبأة في حزم أكبر من خلال ثقب مثل TO-220 ليست معبأة حاليا في حزم جبل سطح أصغر بكثير. نادر.

وعلاوة على ذلك، اعتمدت بعض الأساليب لتحسين التكامل. على سبيل المثال، يتم ضبط رقائق IC المحملة في نفس الحزمة إلى اثنين لمضاعفة لهم، أو يتم زيادة مستوى التكامل عن طريق وضع في رقائق تعادل اثنين من رقائق، وبالتالي زيادة وظائف لكل وحدة منطقة (نسبة منطقة وظيفية).

تصغير ودمج عالية من هذه المكونات سوف تزيد من توليد الحرارة. وترد أدناه أمثلة على ذلك. الصورة الحرارية على اليسار هي مثال على تصغير الحزمة ، وهو مثال نسبي على حزمة 20×20×20 مم وحزمة 10×10×10 مم مع نفس استهلاك الطاقة. من الواضح أن اللون الأحمر الذي يشير إلى ارتفاع درجة الحرارة أكثر تركيزا في الحزمة الأصغر ، أي أن الحرارة أكبر. على اليمين مثال على التكامل العالي. عند مقارنة المنتجات مع رقاقة واحدة ورقائق اثنين في حزمة نفس الحجم، يمكنك أن ترى بوضوح أن الفرق في درجة الحرارة هو أيضا واضح جدا.

يقلل التركيب عالي الكثافة من نطاق تبديد الحرارة الفعال لأجهزة التركيب السطحي التي تبدد الحرارة إلى لوحة الدوائر ، ويزيد توليد الحرارة. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة في القشرة أعلى ، سيتم تقليل كمية الحرارة التي يمكن تبديدها. من النتائج ، على الرغم من أن درجة الحرارة العالية الأصلية كانت فقط حول مكونات التدفئة ، فإن لوحة الدائرة بأكملها الآن في حالة درجة حرارة عالية. وهذا يؤدي حتى إلى زيادة في درجة حرارة المكونات التي تولد حرارة أقل.

لتحسين وظيفة المعدات، فمن الضروري زيادة المكونات، أو استخدام أكبر IC المتكاملة مع قدرة أعلى، وتحتاج أيضا إلى زيادة سرعة معالجة البيانات، وزيادة وتيرة الإشارة، وهلم جرا. وقد أدت هذه الأساليب إلى اتجاه متزايد لاستهلاك الطاقة، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى زيادة في توليد الحرارة. وبالإضافة إلى ذلك، من أجل قمع إشعاع الضوضاء عند التعامل مع الترددات العالية، مطلوب التدريع في كثير من الحالات. وبما أن الحرارة تتراكم في طبقة التدريع، فإن ظروف درجة حرارة المكونات في طبقة التدريع تزداد سوءا. وعلاوة على ذلك، فإنه من الصعب زيادة حجم الجهاز لسبب تحسين وظيفة، بحيث يصبح الدولة عالية الكثافة المذكورة أعلاه، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة في السكن.

"مرونة التصميم"

من أجل جعل المنتجات فريدة من نوعها أو لتعكس الجماليات، والمزيد والمزيد من المنتجات تبدأ في إيلاء أهمية للتصميم، وحتى إعطاء الأولوية لتصميم المرونة. العيب هو أن السكن لديه درجة حرارة عالية بسبب التركيب المفرط عالي الكثافة وعدم القدرة على تبديد الحرارة بشكل معقول. باختصار، عقد جهاز محمول في يدك سوف يشعر حار جدا. من أجل تحسين مرونة تصميم المكونات ، أي درجة حرية المظهر ، كما هو موضح أعلاه ، يمكن استخدام المنتجات الصغيرة أو المسطحة ، ولكن لا يوجد عدد قليل من المنتجات التي تعطي أولوية أكبر لتصميم المرونة.

المشكلة ليست فقط في زيادة توليد الحرارة وصعوبة في تبديد الحرارة

وكما ذكر أعلاه، وبسبب التغيرات في اتجاهات التطور التكنولوجي الثلاثة المتمثلة في "التصغير"، و"الأداء الوظيفي العالي"، و"مرونة التصميم"، ازداد توليد الحرارة، وبالتالي أصبح تبديد الحرارة أكثر صعوبة. لذلك، يواجه التصميم الحراري شروطا ومتطلبات أكثر صرامة. صحيح أن هذه مشكلة كبيرة جدا، ولكن في الوقت نفسه هناك مشكلة أخرى نحتاج إلى النظر فيها.

في معظم الحالات، وضع تصميم معدات الشركة معايير تقييم للتصميم الحراري. وإذا كان معيار التقييم قديما نسبيا ولم يؤخذ في الاعتبار اتجاه التطور التكنولوجي الحديث وينقح مرة أخرى، فإن معيار التقييم نفسه يواجه مشاكل. وإذا لم تؤخذ هذه الاعتبارات في الاعتبار، واستند التصميم إلى معايير تقييم لا تأخذ في الاعتبار الوضع الراهن، فقد تحدث مشاكل خطيرة جدا.

11 - ومن أجل الاستجابة للتغيرات في اتجاهات التطور التكنولوجي، يلزم تنقيح معايير التقييم للتصميم الحراري.