热设计连载(1)--随着电子产品不断“升温”,散热处理成为命运分水岭

热设计假设你是电子产品设计开发组的一员。为了在与对手的竞争中胜出,决定通过提高产品性能来取胜。虽说原则上是根据原产品进行设计,但需要采用新功能,并要实现行业最小、最轻。其中,产品的小型化需要缩小底板的面积。通过采用不断微细化的LSI(大规模集成电路)以及集成分立器件,一般都能实现一些产品的小型化。但是,至此会有一个意外的发现。尽管随着主要LSI的不断微细化,性能能够提高,但最大耗电量却与原产品几乎没有变化,发热量也与原产品基本相同。而且随着底板面积的缩小,发热密度反而比原产品要大。

热对策和热设计

  对此,该如何进行设计呢?大致有两条路可走。一是过去惯用的“热对策”。电子产品设计人员会告诉结构设计人员自己设计的电路会产生多少热量。结构设计人员根据拿到的设计,同时参考原产品进行包括散热结构在内的结构设计。然后,通过试制品验证温度,必要时,增大散热面积,提高散热部件的热传导率,改变部件布局,降低部件周围的温度等。当然,在通过验证之前,这样的作业会反复多遍。另外,随着设计变更及部件的追加,成本恐怕也会增加。
散热设计流程
  另一个方法是“热设计”。主要根据设计数据进行热流体解析,对设计进行验证。这种方法为公司所采用的时间还很短。热设计的散热处理与热对策基本相同,不过试制前便修改设计,所以部件布局变动的自由度高,即使更改设计也基本不会发生成本。据热流体解析组介绍,试制品实测的温度与模拟计算出的温度之间的误差甚至可降至几摄氏度之内。模拟和确定对策大约需要1周左右的时间,与原来相比时间要短得多。而且容易比较多种设计方案。

  笔者还记得以前曾听说过的一句话:应该使用模拟手段,在设计阶段便导入多采用模拟等进行的散热处理。不过,当时笔者还“不过是理想值…”。这次发现,与当时相比,现在电子产品所处的环境发生了很大变化。首先,开发周期绝对变短了。另外,由于封装密度提高,有时想设置散热部件可能都会没有地方。

  那么,应该走哪条路呢?是认为量产前反正会出问题,而采用以往惯用的热对策方法呢?还是走虽然以前从未用过但优点似乎很多的热设计之路呢?答案似乎已经很明确了。(未完待续)

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热管,陶磁封装,固液气相变将启用

星期日, 10/17/2010 - 11:53 — gaoxe

如果能做好可以节省很多成本和空间!不过通过改善电源管理能效来降低功耗也是一个途径!

构建新一代传媒平台,实现主动式口碑营销!

星期二, 08/11/2009 - 22:04 — 张国斌