Tepelný návrh polovodičových součástek v elektronických zařízeních

Při navrhování elektronických zařízení bylo vždy nutné řešit problémy, jako je miniaturizace, účinnost a EMC (elektromagnetická kompatibilita). V posledních letech se stále více oceňují tepelná protiopatření pro polovodičové součástky a novým tématem se stává tepelný návrh polovodičových součástek. Vzhledem ke svému zapojení do výkonu, spolehlivosti a bezpečnosti součástí a zařízení bylo „teplo“ vždy jedním z důležitých výzkumných projektů.

Polovodičové součástky udávají absolutní maximální jmenovitou hodnotu Tjmax teploty čipu uvnitř pouzdra, což je teplota přechodu. Při návrhu je nutné studovat tvorbu tepla a okolní teplotu, aby se zajistilo, že teplota přechodu produktu nepřekročí Tjmax. Proto budou provedeny tepelné výpočty na všech polovodičových součástkách, aby se potvrdilo, zda byl překročen Tjmax. Pokud je možné překročit Tjmax, měla by být přijata opatření ke snížení ztrát nebo rozptýlení tepla, aby se Tjmax udržela v maximálním jmenovitém rozsahu. Stručně řečeno, toto je tepelný design.

Pro elektronická zařízení se požadavky na miniaturizaci a vysoký výkon staly přirozenými, což podporuje další integraci. Konkrétně se projevuje vyšším počtem součástek, vyšší hustotou osazení na deskách plošných spojů a menší velikostí pláště. Výsledkem je výrazné zvýšení hustoty tepla. Tepelný design je stále důležitější, protože pomáhá zlepšovat spolehlivost zařízení, bezpečnost a snižovat celkové náklady.

Pokud tepelný návrh není pečlivě proveden a nejsou přijata odpovídající opatření ve fázi návrhu, mohou být problémy způsobené teplem odhaleny ve fázi zkušební výroby produktu nebo dokonce před hromadnou výrobou. I když si možná nechceme představovat problémy způsobené teplem, nesprávné tepelné zpracování může snadno vést k problémům souvisejícím s osobní bezpečností, jako je kouř, oheň a dokonce i oheň. Tepelný design je proto zásadně velmi důležitý. Proto je nutné efektivně provádět tepelný návrh již od počátku.