التصميم الحراري لمكونات أشباه الموصلات في المعدات الإلكترونية

ما هو التصميم الحراري؟

في تصميم المعدات الإلكترونية ، كان من الضروري دائما حل مشاكل التصغير ، والكفاءة العالية ، وEMC (التوافق الكهرومغناطيسي) ، وما إلى ذلك. وفي السنوات الأخيرة، أولي اهتمام متزايد للتدابير الحرارية المضادة لمكونات أشباه الموصلات، وأصبح التصميم الحراري لمكونات أشباه الموصلات موضوعا جديدا. منذ "الساخنة" ينطوي على الأداء والموثوقية وسلامة المكونات والمعدات، فقد كان دائما واحدا من المشاريع البحثية الهامة. وفي السنوات الأخيرة، تغيرت الاحتياجات من المعدات الإلكترونية، ولذلك من الضروري إعادة النظر في الأساليب السابقة.

في "التصميم الحراري لمكونات أشباه الموصلات في المعدات الإلكترونية"، من حيث المبدأ، سنناقش الموضوعات المتعلقة بالتصميم الحراري على أساس منتجات أشباه الموصلات مثل ICs وtransistors المستخدمة في المعدات الإلكترونية.

مكونات أشباه الموصلات تحديد درجة حرارة رقاقة داخل الحزمة، وهذا هو، تصنيف الحد الأقصى المطلق Tjmax من تقاطع (مشترك) درجة الحرارة. عند التصميم ، من الضروري إجراء بحث حول توليد الحرارة ودرجة الحرارة المحيطة لضمان عدم تجاوز درجة حرارة تقاطع المنتج Tjmax. لذلك، سيتم إجراء الحسابات الحرارية على جميع مكونات أشباه الموصلات لاستخدامها لتأكيد ما إذا كان قد تم تجاوز Tjmax. إذا كان من الممكن تجاوز Tjmax، واتخاذ تدابير للحد من الخسارة أو تبديد الحرارة للحفاظ على Tjmax ضمن نطاق القيمة القصوى المصنفة. باختصار، هذا هو التصميم الحراري.

وبطبيعة الحال، لا تستخدم منتجات أشباه الموصلات في المعدات الإلكترونية فحسب، بل تستخدم أيضا مكونات مختلفة مثل المكثفات والمقاومات والمحركات، ولكل مكون درجات حرارة قصوى مطلقة واستهلاك للطاقة. لذلك ، في التصميم الفعلي ، يجب ألا تتجاوز جميع أجزاء المعدات التصنيفات القصوى المتعلقة بدرجة الحرارة.

الحاجة إلى تصميم حراري جيد في مرحلة التصميم

إذا لم يتم تنفيذ التصميم الحراري بعناية في مرحلة التصميم واتخذت التدابير المقابلة، يمكن اكتشاف المشاكل الناجمة عن الحرارة في مرحلة الإنتاج التجريبي أو حتى عندما يتم وضع المنتج في الإنتاج الضخم.

على الرغم من أن المشكلة لا تقتصر على الحرارة، كلما اقتربت من مرحلة الإنتاج الضخم، كلما زاد الوقت الذي يستغرقه اتخاذ التدابير المضادة، كلما زادت التكلفة، وحتى التأخير في تسليم المنتجات، مما أدى إلى مشكلة كبيرة في فقدان فرص الأعمال. وأسوأ سيناريو هو أن المشكلة لا تحدث إلا في السوق، مما يؤدي إلى عمليات الاستدعاء ومشاكل الائتمان.  على الرغم من أننا غير مستعدين لتخيل المشاكل الناجمة عن الحرارة ، فإن المعالجة الحرارية غير السليمة من المرجح جدا أن تسبب الدخان والحرائق وحتى الحرائق وغيرها من قضايا السلامة الشخصية. لذلك ، فإن التصميم الحراري مهم للغاية. لذلك ، من الضروري القيام بعمل جيد في التصميم الحراري من البداية.

التصميم الحراري أصبح أكثر وأكثر أهمية

وفي السنوات الأخيرة، أصبحت متطلبات التصغير والأداء العالي طبيعية بالنسبة للأجهزة الإلكترونية، وبالتالي تم تعزيز المزيد من التكامل. على وجه التحديد ، فإن عدد المكونات أكبر ، وكثافة التركيب على لوحة الدوائر أعلى ، وحجم السكن أصغر. والنتيجة هي زيادة كبيرة في كثافة توليد الحرارة.

أول شيء يجب إدراكه هو أنه مع التغيرات في اتجاهات التطور التكنولوجي ، أصبح التصميم الحراري أكثر صرامة من أي وقت مضى. وكما ذكر أعلاه، فإن المعدات لا تتطلب فقط "تصغير" و"أداء عالي" للمكونات على نحو متزايد، بل تتطلب أيضا "مرونة تصميم" ممتازة، لذلك أصبحت التدابير المضادة الحرارية (تدابير تبديد الحرارة) قضية كبيرة. وبما أن التصميم الحراري يساعد على تحسين موثوقية المعدات وسلامتها وتقليل التكاليف الإجمالية، فقد أصبح أكثر أهمية.