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2020.12.23 热设计

热设计的相互了解

电子设备中半导体元器件的热设计

上一篇文章中,我们介绍了半导体元器件的热设计要适应技术发展变化趋势的必要性。本文中将介绍近年来半导体元器件的热设计工作,如果没有设备设计相关的所有技术部门之间的相互了解,就无法很好地进行半导体元器件热设计。虽然在对热设计进行具体说明之前的前言有些冗长,但这是由于近年来半导体元器件的热设计课题不仅与热设计的技术水平有关,而且还与涉及到热设计的环境和体制密切相关。希望在理解这一点的前提下再继续开展工作。

热设计的相互了解

产品开发大致会涉及到电子电路设计、安装电路板(PCB)设计、机械设计及软件设计。以往这些工作通常由各个专门的设计人员或负责部门分工完成,例如,电子电路设计人员负责选择符合产品规格的元器件并设计电路;软件设计人员负责开发用于控制硬件的软件;安装电路板设计人员负责考虑到适当的部件配置、布局以及电路板尺寸等因素来设计电路板;而机械设计人员则负责设计外壳和结构。

要想在这种情况下实现理想的热设计,如果没有一种机制能够使每个设计人员都将热设计融入到自己的设计中,并与其他设计共享以使热设计成为一个整体设计,就很难打造出热设计得到优化的产品。

例如,我们将探讨设计无风扇规格,以适应设备小型化、低噪声和降成本的发展趋势。有风扇的规格通常应该由负责外壳内部冷却的机械设计人员来担当,但是当没有风扇时,哪个设计人员可以处理冷却问题呢?这张图列出了每个部分的设计人员有可能作为热设计要进行的事情。

热设计的相互了解

可能您看到内容就会马上注意到,要想完成无风扇设计,就需要每个部分的设计人员都要在各自负责的部分采取相应措施减少发热量或提高散热性,并且每种措施之间都是相互关联的。这些往往是没有相互交流就无法完成的事情,如果没有相互了解,心存侥幸,不太可能不发生由此产生的后果。反之,相互了解、沟通顺畅的话,则可能注意到仅在在自己负责的部分中没有注意到的问题,从而能够寻求更有效的解决方案。

通过相互了解来优化热设计的好处

有一个词叫做“设计品质”。简而言之,高质量的设计是:根据设计进行试制,没有问题,能够在短时间内投入量产,并且在市场上也没有问题。这不仅局限于热设计,而是每个人都想要的结果。因此,提高设计品质是非常重要的。而要实现高质量的设计,除了前面提到的要建立能够满足现代要求的热设计和评估标准、以及相互了解之外,还必须“认真地对待”热设计。

虽然实际上可能存在人手不足或成本优先等问题,但是提高设计品质其实是非常有助于解决这些问题的。如下图所示,如果设计品质提高了,就可以减少试制次数。这本身就可以大大降低成本,并且由于返工减少了,不仅可以节省成本,还可以节省人力。

通过相互了解来优化热设计的好处

从下一篇文章开始,我们将介绍热设计和散热的基础知识。

关键要点:

・除了建立满足现代需求的半导体元器件的热设计和评估标准外,对半导体元器件的热设计的相互了解对于优化热设计来说是非常必要的。

・另外,必须“认真地对待” 半导体元器件的热设计的热设计。

・通过提高半导体元器件的设计品质,可以减少人力并降低成本。