針對小型化、高性能以及設(shè)計靈活性的熱設(shè)計

除了“小型化”、“高性能化”和“設(shè)計靈活性”等技術(shù)發(fā)展趨勢的變化以外，是否還有其他因素？

盡管技術(shù)發(fā)展趨勢的變化使發(fā)熱密度呈現(xiàn)增加趨勢，但對于延長使用壽命的要求有增無減，尤其是在車載設(shè)備和工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域。不僅是半導(dǎo)體產(chǎn)品，其他零部件也是一樣，工作壽命與溫度息息相關(guān)，簡單地說就是工作溫度越高，壽命越短。雖然業(yè)界正在努力提高半導(dǎo)體產(chǎn)品自身的效率、降低功耗并減少自身發(fā)熱量，但實際上，目前的狀況需要我們采取更多超越以往的散熱措施。

結(jié)果是導(dǎo)致降低成本的工作變得非常艱難。要想不僅僅降低元器件和材料成本，而且在量產(chǎn)之前盡可能地減少返工，就要求在設(shè)計的初期階段進行高精度的熱設(shè)計。而要做到這一點，就需要相應(yīng)的信息、技術(shù)、知識和工具，而且也需要掌握和熟練運用它們。毋庸置疑，在量產(chǎn)之前的試制評估中多次出現(xiàn)問題并且重復(fù)進行兩三遍試制的情況，與在初期階段進行了扎實的熱設(shè)計并且試制評估一次性通過的情況相比，所花費的金錢、時間和人工是存在巨大差距的。

此外，除了這種設(shè)計成本外，還經(jīng)常導(dǎo)致市場索賠和召回等嚴重社會問題，最終不僅會使公司蒙受巨額損失，甚至還可能會致使公司倒閉。實際上，在電氣產(chǎn)品和汽車領(lǐng)域等與熱息息相關(guān)的市場中，事故和召回事件層出不窮。
因此，雖然發(fā)熱量增加并且條件變得越來越苛刻，但仍需要比以往更安全和更可靠的熱設(shè)計。

－原來如此?？偨Y(jié)一下您的話，也就說，熱設(shè)計是必要的，但是隨著近年來對小型化、高性能以及設(shè)計靈活性需求的增長，在很多情況下以往的熱設(shè)計手法已經(jīng)凸顯不足，因此需要更先進的技術(shù)、知識、信息和工具，并且要掌握并熟練使用它們，熱設(shè)計已經(jīng)變得越來越復(fù)雜，而這已經(jīng)成為一個很大的課題，是嗎？

是的。另外，相比以往，需要更高精度的熱設(shè)計來滿足降低成本和避免市場索賠的要求。

－是否有解決這些問題的建議？

我經(jīng)常拜訪客戶并舉辦有關(guān)熱設(shè)計的現(xiàn)場研討會，或者為某個項目提供熱設(shè)計支持。當(dāng)我聽到現(xiàn)場設(shè)計師們實際遇到的問題時，我覺得除了技術(shù)問題外，還有其他一些應(yīng)該考慮的事項。

粗略地說，設(shè)計一種產(chǎn)品需要電子電路設(shè)計、與外殼和結(jié)構(gòu)有關(guān)的機械設(shè)計、印刷電路板設(shè)計以及軟件設(shè)計。不同的公司，具體情況也各不相同。例如有的將工程師分配給每個設(shè)計階段，有的由單獨一個部門完成，有的由一個工程師同時擔(dān)任多個設(shè)計階段的設(shè)計任務(wù)，具體因公司而異。但是在近年來的熱設(shè)計中，我認為有一點非常重要，那就是所有這些設(shè)計師要有一個共識：相比以往，熱相關(guān)的實際情況已經(jīng)大有不同，熱設(shè)計的手法也在發(fā)生變化。我認為通過基于對技術(shù)的相互了解，從整體上進行熱設(shè)計，是可以克服上述問題并實現(xiàn)滿足要求的設(shè)計。

－您前面提到過，現(xiàn)在需要高精度的熱設(shè)計，并且需要相應(yīng)的技術(shù)、知識、信息和工具，那么實際上具體需要什么？

就知識方面而言，同時掌握傳熱學(xué)和流體力學(xué)將非常有幫助。至少要對傳熱學(xué)有所了解，這樣可以掌握多種手法。還需要了解熱阻網(wǎng)絡(luò)法。

另外，使用熱傳導(dǎo)仿真器或熱流體仿真器也是非常有效的方法。如今，對于熱設(shè)計而言，基本上仿真器是必需的工具。最近還出現(xiàn)了一些非常出色的易用工具。仿真所需的熱仿真模型可以使用部件制造商提供的模型。

作為信息源，可以參考JEITA（社團法人電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會）的半導(dǎo)體封裝技術(shù)委員會的網(wǎng)站。如果制造商沒有提供熱仿真所需的模型，則可以使用這里的“半導(dǎo)體封裝熱參數(shù)預(yù)測工具”進行處理。

－ROHM有哪些行動、能提供什么樣的支持呢？

ROHM加入了我前面介紹過的JEITA半導(dǎo)體封裝技術(shù)委員會，并通過該委員會正在研究對熱阻相關(guān)的標準進行修訂與增加。已經(jīng)為各種熱阻的定義、因各種參數(shù)引起的特性波動、使用方法和課題等制定了準則并實際運用。

此外，還可以提供用于熱仿真的模型。早前就已經(jīng)提供了熱阻θJA和θJC，還可以提供符合JEDEC標準和JESD51標準的θJA、ΨJT、θJCtop、θJCbot。還有，可以提供熱仿真支持和熱阻測量支持（需要單獨對應(yīng)）。如果需要這些支持，請單獨與我們聯(lián)系。

－最后，請總結(jié)歸納一下。

由于技術(shù)發(fā)展趨勢的變化，近年來熱設(shè)計已經(jīng)變得更加復(fù)雜。了解這種現(xiàn)狀并加深設(shè)計人員之間和部門之間的相互了解與合作，可以降低成本并提高產(chǎn)品的可靠性和安全性。

編輯：hfy