技術發展趨勢的變化和熱設計

 

近年來，“小型化”、“高功能化”、“設計靈活性”已經成為半導體元器件技術發展趨勢。在此我們需要考慮的是半導體元器件的這些趨勢將對熱和熱設計產生怎樣的影響。

 

“小型化”

 

產品的小型化需求
，推動了IC、安裝電路板、其他電容器等元器件的小型化。在半導體元器件的小型化進程中，例如封裝在以往TO-220之類的通孔插裝型較大封裝中的IC芯片，如今封裝在小得多的表麵貼裝型封裝中的情況並不少見。

 

 

而且，還采用了一些提高集成度的方法。例如將同一封裝中搭載的IC芯片調整為2個將其雙重化，或者通過放入相當於2個芯片的芯片來提高集成度，從而增加單位麵積的功能（功能麵積比）。

 

這樣的元器件小型化和高度集成
，將會使發熱量增加。實例如下所示。上方的熱圖像是封裝小型化的示例，是功耗相同的20×20×20mm封裝和10×10×10mm封裝的比較示例。很明顯
，較小封裝中表示高溫的紅色更為集中，即發熱量更大。下方為高集成度的示例，對相同尺寸封裝中使用1枚芯片和2枚芯片的產品進行對比時，可以明顯看到溫度的差異也非常明顯。

 

 

而且還進行了高密度安裝
，即將小型化

、高度集成後的元器件高密度且雙麵安裝在小型電路板上
，然後將電路板裝滿殼體。

 

 

高gao密mi度du安an裝zhuang減jian少shao了le散san熱re到dao電dian路lu板ban上shang的de表biao麵mian貼tie裝zhuang型xing器qi件jian的de有you效xiao散san熱re範fan圍wei
，發fa熱re量liang增zeng加jia。若ruo殼ke體ti內nei的de環huan境jing溫wen度du較jiao高gao，可ke以yi散san發fa的de熱re量liang會hui減jian少shao。從cong結jie果guo來lai看kan，雖sui然ran原yuan來lai隻zhi有you發fa熱re元yuan器qi件jian周zhou圍wei為wei高gao溫wen，但dan現xian在zai整zheng個ge電dian路lu板ban都dou呈cheng高gao溫wen狀zhuang態tai。這zhe甚shen至zhi導dao致zhi發fa熱re量liang較jiao小xiao的de元yuan器qi件jian溫wen度du升sheng高gao。

 

要想提高設備的功能，需要增加元器件，或使用集成規模更大
、能力更高IC，並且還需要提高數據的處理速度
、tigaoxinhaodepinlvdeng。zhexiefangfashigonghaochengriyizengjiaqushi，zuizhongdaozhifareliangzengjia。ciwai，zaichuligaopinshi
，weileyizhizaoshengfushe，henduoqingkuangxuyaojinxingpingbichuli。youyurelianghuixujizaipingbicengnei

，yinciduiyupingbicengneideyuanqijianeryan，wendutiaojianbiandegengcha。erqiehennanyitigaogongnengweiliyouerkuodashebeichicun，yincihuibianchengshangshudegaomiduzhuangtai，congerdaozhiketineidewendushenggao。

 

“設計靈活性”

 

為wei了le使shi產chan品pin與yu眾zhong不bu同tong或huo體ti現xian美mei感gan，越yue來lai越yue多duo的de產chan品pin開kai始shi重zhong視shi設she計ji性xing
，甚shen至zhi優you先xian考kao慮lv設she計ji靈ling活huo性xing。其qi弊bi端duan在zai於yu，由you於yu過guo度du地di高gao密mi度du安an裝zhuang和he無wu法fa合he理li散san熱re而er導dao致zhi殼ke體ti出chu現xian高gao溫wen的de情qing況kuang。簡jian而er言yan之zhi，就jiu是shi手shou拿na著zhe便bian攜xie設she備bei，會hui覺jiao得de很hen燙tang。為wei了le提ti高gao元yuan器qi件jian的de設she計ji靈ling活huo性xing，即ji外wai形xing的de自zi由you度du
，如ru上shang所suo述shu可ke采cai用yong小xiao型xing或huo扁bian平ping的de產chan品pin
，但dan是shi更geng加jia優you先xian考kao慮lv設she計ji靈ling活huo性xing的de產chan品pin不bu在zai少shao數shu。

 

問題不僅僅在於發熱量增加和散熱困難

 

如上所述，由於“小型化”、“高功能化”、“設計靈活性”這zhe三san種zhong技ji術shu發fa展zhan趨qu勢shi的de變bian化hua
，已yi經jing導dao致zhi發fa熱re量liang增zeng加jia，相xiang應ying地di，散san熱re也ye變bian得de更geng難nan。因yin此ci熱re設she計ji麵mian臨lin著zhe更geng嚴yan苛ke的de條tiao件jian和he要yao求qiu。確que實shi這zhe是shi一yi個ge非fei常chang大da的de問wen題ti，但dan同tong時shi還hai有you一yi個ge問wen題ti需xu要yao我wo們men去qu考kao量liang。

 

多duo數shu情qing況kuang下xia公gong司si的de設she備bei設she計ji中zhong都dou設she置zhi了le對dui熱re設she計ji的de評ping估gu標biao準zhun。如ru果guo該gai評ping估gu標biao準zhun比bi較jiao老lao舊jiu，未wei考kao慮lv到dao最zui近jin的de技ji術shu發fa展zhan趨qu勢shi並bing重zhong新xin進jin行xing修xiu改gai，那na麼me該gai評ping估gu標biao準zhun本ben身shen就jiu存cun在zai問wen題ti。若ruo未wei進jin行xing此ci類lei考kao量liang，且qie根gen據ju未wei考kao慮lv到dao現xian狀zhuang的de評ping估gu標biao準zhun進jin行xing設she計ji，則ze可ke能neng會hui發fa生sheng非fei常chang嚴yan重zhong的de問wen題ti。

 

為了應對技術發展趨勢的變化，需要對熱設計的評估標準進行重新修訂。

 

關鍵要點：

 

●    近年來，半導體元器件的“小型化”、半導體元器件的“高功能化”
、半導體元器件的“設計靈活性”已經成為技術發展趨勢。

●    這些技術發展趨勢導致半導體元器件的發熱量增加、散熱變難，熱設計變得更不容易。

●     重新審視現有的半導體元器熱設計評估標準是否符合當前的技術發展趨勢也是非常重要的。

 

 

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