熱設計連載（1）散熱處理直逼電子產(chǎn)品要害！

假設你是電子產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)組的一員。為了在與對手的競爭中勝出，決定通過(guò)提高產(chǎn)品性能來(lái)取勝。雖說(shuō)原則上是根據原產(chǎn)品進(jìn)行設計，但需要采用新功能，并要實(shí)現行業(yè)最小、最輕。其中，產(chǎn)品的小型化需要縮小底板的面積。通過(guò)采用不斷微細化的LSI（大規模集成電路）以及集成分立器件，一般都能實(shí)現一些產(chǎn)品的小型化。但是，至此會(huì )有一個(gè)意外的發(fā)現。盡管隨著(zhù)主要LSI的不斷微細化，性能能夠提高，但最大耗電量卻與原產(chǎn)品幾乎沒(méi)有變化，發(fā)熱量也與原產(chǎn)品基本相同。而且隨著(zhù)底板面積的縮小，發(fā)熱密度反而比原產(chǎn)品要大。

熱對策和熱設計

對此，該如何進(jìn)行設計呢？大致有兩條路可走。一是過(guò)去慣用的“熱對策”。電子產(chǎn)品設計人員會(huì )告訴結構設計人員自己設計的電路會(huì )產(chǎn)生多少熱量。結構設計人員根據拿到的設計，同時(shí)參考原產(chǎn)品進(jìn)行包括散熱結構在內的結構設計。然后，通過(guò)試制品驗證溫度，必要時(shí)，增大散熱面積，提高散熱部件的熱傳導率，改變部件布局，降低部件周?chē)臏囟鹊?。當然，在通過(guò)驗證之前，這樣的作業(yè)會(huì )反復多遍。另外，隨著(zhù)設計變更及部件的追加，成本恐怕也會(huì )增加。

另一個(gè)方法是“熱設計”。主要根據設計數據進(jìn)行熱流體解析，對設計進(jìn)行驗證。這種方法為公司所采用的時(shí)間還很短。熱設計的散熱處理與熱對策基本相同，不過(guò)試制前便修改設計，所以部件布局變動(dòng)的自由度高，即使更改設計也基本不會(huì )發(fā)生成本。據熱流體解析組介紹，試制品實(shí)測的溫度與模擬計算出的溫度之間的誤差甚至可降至幾攝氏度之內。模擬和確定對策大約需要1周左右的時(shí)間，與原來(lái)相比時(shí)間要短得多。而且容易比較多種設計方案。

筆者還記得以前曾聽(tīng)說(shuō)過(guò)的一句話(huà)：應該使用模擬手段，在設計階段便導入多采用模擬等進(jìn)行的散熱處理。不過(guò)，當時(shí)筆者還“不過(guò)是理想值…”。這次發(fā)現，與當時(shí)相比，現在電子產(chǎn)品所處的環(huán)境發(fā)生了很大變化。首先，開(kāi)發(fā)周期絕對變短了。另外，由于封裝密度提高，有時(shí)想設置散熱部件可能都會(huì )沒(méi)有地方。

那么，應該走哪條路呢？是認為量產(chǎn)前反正會(huì )出問(wèn)題，而采用以往慣用的熱對策方法呢？還是走雖然以前從未用過(guò)但優(yōu)點(diǎn)似乎很多的熱設計之路呢？答案似乎已經(jīng)很明確了。（未完待續）