什麼是熱設計？

在電子裝置的設計中，一直需要解決小型化、高效化、EMC（電磁相容性）等課題，近年來，半導體元件的熱對策已經越來越受到重視，半導體元件的熱設計已成為新的課題。由於“熱”涉及到元件和裝置的性能、可靠性以及安全性，因此一直以來都是重要研究項目之一。近年來對電子裝置的要求已經發生變化，因此有必要重新審視傳統的方法，所以我們在Tech Web上推出了半導體元件的“熱設計”這個主題。

在“電子裝置中半導體元件的熱設計”中，原則上，我們將以電子裝置使用的IC和電晶體等半導體產品為前提來討論熱設計相關的話題。

什麼是熱設計？

半導體元件規定了封裝內部的晶片溫度，即結點（接合部）溫度的絕對最大額定值Tjmax。在設計時，需要對發熱和環境溫度進行研究，以確保產品的接合面溫度不超過Tjmax。因此，會對所有要使用的半導體元件進行熱計算，以確認是否超過了Tjmax。如果可能超過Tjmax，就要採取降低損耗或散熱措施，以使Tjmax保持在最大額定值範圍之內。簡而言之，這就是熱設計。

當然，在電子裝置中不僅使用半導體產品，而且還使用電容、電阻及馬達等各種零件，並且每個零件都具有與溫度和功耗有關的絕對最大額定值，因此，在實際設計時，組成裝置的所有零件都不能超過溫度相關的最大額定值。

在設計階段進行良好熱設計的必要性

如果在設計階段沒有認真地進行熱設計並採取相應的措施，可能會在產品試製階段甚至要投入量產時發現熱引起的問題。雖然問題不僅限於熱，但是越接近量產階段，採取對策所需的時間越多，成本也越高，甚至會出現產品交貨延遲，導致錯失商機的大問題。最壞的情況是在市場中才出現問題，從而導致召回和信用問題。

儘管我們不願意去想像熱引發的問題，但熱處理不當非常有可能引發冒煙、起火、甚至火災等涉及人身安全的問題，所以，熱設計從根本上講是非常重要的。因此，從開始階段就必須切實地做好熱設計。

熱設計越來越重要

近年來，對於電子裝置來說，小型化和高性能化的要求已變得理所當然，因此也更促成了應用裝置的高密度化。具體來說就是元件數量會更多，電路板上的安裝密度會更高，應用框體尺寸會更小。結果就是導致發熱密度顯著增加。

首先需要認識的是隨著技術發展趨勢的變化，熱設計的要求變得比過去更加嚴苛。如前所述，裝置不僅要求元件日益“小型化”和“高性能化”，而且還要求出色的“設計靈活性”，因此熱對策（散熱措施）已經成為一個很大的課題。由於熱設計有助提高裝置的可靠性、安全性並降低成本，因而變得越來越重要。

在Tech Web的熱設計相關主題中，預計會提到熱設計的重要性、熱阻與散熱、Tj的估算範例、熱類比等基礎內容。