Những thay đổi trong xu hướng công nghệ và thiết kế nhiệt

Trong những năm gần đây, "thu nhỏ", "chức năng cao" và "tính linh hoạt thiết kế" đã trở thành xu hướng phát triển của công nghệ linh kiện bán dẫn. Những gì chúng ta cần xem xét ở đây là những xu hướng này trong các thành phần bán dẫn sẽ ảnh hưởng đến thiết kế nhiệt và nhiệt như thế nào.

"thu nhỏ"

Nhu cầu thu nhỏ các sản phẩm đã thúc đẩy việc thu nhỏ các ICs, bảng mạch lắp đặt và các tụ điện khác. Ví dụ, trong quá trình thu nhỏ các thành phần bán dẫn, chip IC được đóng gói trong các gói lỗ thông qua lớn hơn như TO-220 hiện không được đóng gói trong các gói gắn trên bề mặt nhỏ hơn nhiều. Hiếm.

Hơn nữa, một số phương pháp để cải thiện hội nhập đã được áp dụng. Ví dụ, các chip IC được gắn trong cùng một gói được điều chỉnh thành hai để tăng gấp đôi chúng, hoặc mức tích hợp được tăng lên bằng cách đưa vào chip tương đương với hai chip, do đó tăng chức năng trên một đơn vị diện tích (tỷ lệ khu vực chức năng).

Việc thu nhỏ và tích hợp cao các thành phần như vậy sẽ làm tăng sự tạo nhiệt. Ví dụ được hiển thị dưới đây. Hình ảnh nhiệt ở bên trái là một ví dụ về thu nhỏ gói, đó là một ví dụ so sánh về gói 20×20×20mm và gói 10×10×10mm với mức tiêu thụ điện năng tương tự. Rõ ràng, màu đỏ cho thấy nhiệt độ cao tập trung nhiều hơn trong gói nhỏ hơn, nghĩa là nhiệt lớn hơn. Bên phải là một ví dụ về sự hội nhập cao. Khi so sánh các sản phẩm với một chip và hai chip trong cùng một gói kích thước, bạn có thể thấy rõ rằng sự chênh lệch nhiệt độ cũng rất rõ ràng.

Gắn mật độ cao làm giảm phạm vi tản nhiệt hiệu quả của các thiết bị gắn trên bề mặt tản nhiệt vào bảng mạch và việc tạo nhiệt tăng lên. Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh trong vỏ cao hơn, lượng nhiệt có thể tiêu tan sẽ giảm. Từ kết quả, mặc dù nhiệt độ cao ban đầu chỉ xung quanh các thành phần sưởi ấm, toàn bộ bảng mạch hiện đang ở trạng thái nhiệt độ cao. Điều này thậm chí dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ của các thành phần tạo ra ít nhiệt hơn.

Để cải thiện chức năng của thiết bị, cần phải tăng các thành phần hoặc sử dụng IC tích hợp lớn hơn với khả năng cao hơn và cũng cần tăng tốc độ xử lý dữ liệu, tăng tần số của tín hiệu, v.v. Những phương pháp này đã dẫn đến xu hướng tiêu thụ điện năng ngày càng tăng, cuối cùng dẫn đến sự gia tăng sản xuất nhiệt. Ngoài ra, để ngăn chặn bức xạ tiếng ồn khi xử lý tần số cao, cần phải che chắn trong nhiều trường hợp. Vì nhiệt được tích lũy trong lớp che chắn, điều kiện nhiệt độ của các thành phần trong lớp che chắn trở nên tồi tệ hơn. Hơn nữa, rất khó để tăng kích thước của thiết bị vì lý do cải thiện chức năng, vì vậy nó trở thành trạng thái mật độ cao nêu trên, khiến nhiệt độ trong nhà ở tăng lên.

"Linh hoạt thiết kế"

Để làm cho sản phẩm trở nên độc đáo hoặc phản ánh tính thẩm mỹ, ngày càng có nhiều sản phẩm bắt đầu coi trọng thiết kế, và thậm chí ưu tiên cho sự linh hoạt trong thiết kế. Nhược điểm là nhà ở có nhiệt độ cao do lắp đặt mật độ quá cao và không có khả năng tản nhiệt hợp lý. Nói tóm lại, cầm một thiết bị di động trong tay sẽ cảm thấy rất nóng. Để cải thiện tính linh hoạt thiết kế của các thành phần, nghĩa là mức độ tự do xuất hiện, như được mô tả ở trên, các sản phẩm nhỏ hoặc phẳng có thể được sử dụng, nhưng không có một vài sản phẩm ưu tiên hơn cho sự linh hoạt trong thiết kế.

Vấn đề không chỉ là sự gia tăng sản xuất nhiệt và khó chịu trong tản nhiệt.

Như đã đề cập ở trên, do những thay đổi trong ba xu hướng phát triển công nghệ của "thu nhỏ", "chức năng cao" và "tính linh hoạt thiết kế", việc tạo nhiệt đã tăng lên, và theo đó, tản nhiệt đã trở nên khó khăn hơn. Do đó, thiết kế nhiệt phải đối mặt với các điều kiện và yêu cầu nghiêm ngặt hơn. Đúng là đây là một vấn đề rất lớn, nhưng đồng thời có một vấn đề khác mà chúng ta cần xem xét.

Trong hầu hết các trường hợp, thiết kế thiết bị của công ty đã thiết lập các tiêu chuẩn đánh giá cho thiết kế nhiệt. Nếu tiêu chuẩn đánh giá tương đối cũ và xu hướng phát triển công nghệ gần đây không được tính đến và sửa đổi một lần nữa, thì bản thân tiêu chuẩn đánh giá cũng có vấn đề. Nếu những cân nhắc như vậy không được thực hiện và thiết kế dựa trên các tiêu chí đánh giá không tính đến hiện trạng, các vấn đề rất nghiêm trọng có thể xảy ra.

Để đáp ứng với những thay đổi trong xu hướng phát triển công nghệ, các tiêu chí đánh giá thiết kế nhiệt cần phải được sửa đổi.