繼小型化、高效化和EMC之後的重要課題 : 熱設計：－其2－ 基於對技術的相互瞭解 從整體面強化熱設計很重要

－除了“小型化”、“高性能化”和“設計靈活性”等技術發展趨勢的變化以外，是否還有其他因素？

儘管技術發展趨勢的變化使發熱密度呈現增加趨勢，但對於延長使用壽命的要求有增無減，尤其是在車電裝置和工控裝置領域。不僅是半導體產品，其他零件也是一樣，工作壽命與溫度息息相關，簡單地說就是工作溫度越高，壽命越短。雖然業界正在努力提高半導體產品自身的效率、降低功耗並減少自身發熱量，但實際上，目前市場狀況需要我們採取更多超越傳統的散熱措施。

結果是導致降低成本變得非常艱難。不僅降低元件和材料成本，而且在量產之前盡可能地減少重新設計，就要求在設計的初期階段進行高精度的熱設計。而要做到這一點，就需要相對應的資訊、技術、知識和工具，而且也需要確實地加以掌握並熟練地運用。毋庸置疑的，在量產之前的試製評估中，多次出現問題並且重複進行好幾次試製的情況，與在初期階段進行完善的熱設計，且試製評估可以一次就通過的情況相比，所花費的金錢、時間和人力是存在巨大差異的。

此外，除了這種設計成本之外，還可能會導致顧客抱怨和產品回收等嚴重的社會問題，最終不僅會使公司蒙受巨額損失，甚至還可能會導致公司倒閉。實際上，在電氣產品和汽車領域等與熱設計息息相關的市場領域中，事故和不良品回收的事件一直層出不窮。

因此，雖然發熱量增加並且相關條件變得越來越嚴苛，但仍需要做出比傳統更安全可靠的熱設計。

－原來如此。總結一下您的談話內容，也就是說熱設計是必要的，但是隨著近年來對小型化、高性能以及設計靈活性的相關需求增加，在很多情況下傳統的熱設計手法已經呈現不足，因此需要更先進的技術、知識、資訊和工具，並且要確實地加以掌握並熟練地運用，熱設計已經變得越來越複雜，而這已經成為一個很大的課題，是嗎？

是的。另外跟過去相比，需要更高精度的熱設計來滿足降低成本，和避免顧客抱怨。

－是否有解決這些問題的建議？

我經常拜訪客戶並舉辦有關熱設計的現場研討會，或者是為了某個專案提供熱設計相關支援。當我聽到現場設計師們實際遇到的問題時，我覺得除了技術問題外，還有其他一些應該考慮的部分。

簡單的說，設計一種產品需要電子電路設計、與外殼和結構有關的機械設計、印刷電路板設計以及軟體設計。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計階段，有的是由單獨一個部門完成，有的由一個工程師同時擔任多個階段的設計任務，具體而言會因公司而異。但是在近年來的熱設計中，我認為有一點非常重要，那就是所有設計師要有一個共識：跟過去相比，與熱相關的實際情況已經大有不同，熱設計的手法也在發生改變。我認為透過基於對技術的相互瞭解，從整體面進行熱設計，是可以克服上述問題並滿足相關要求。

－您前面提到過，現在需要高精度的熱設計，並且需要相應的技術、知識、資訊和工具，那麼實際上具體需要什麼？

就知識面而言，同時掌握傳熱學和流體力學將非常有幫助。至少要對傳熱學有所瞭解，這樣可以掌握多種手法。還需要瞭解熱阻網路法。

另外，使用熱傳導模擬器或熱流體模擬器也是非常有效的方法。如今，對於熱設計而言，基本上模擬器是必需的工具。最近還出現了一些非常出色的好用工具。模擬所需的熱模擬模型可以使用零件製造商提供的模型。

作為資訊來源，可以參考JEITA（社團法人 電子資訊技術產業協會）的半導體封裝技術委員會的網站。如果製造商沒有提供熱模擬所需的模型，則可以使用這裡的“半導體封裝熱參數預測工具”進行處理。

－ROHM有哪些行動、能提供什麼樣的支援呢？

ROHM加入了我前面介紹過的JEITA半導體封裝技術委員會，並透過該委員會正在研究對熱阻相關的標準進行修訂與增加。已經為各種熱阻的定義、因各種參數引起的特性波動、使用方法和課題等制定了準則並實際運用。

此外，還可以提供用於熱模擬的模型。早前就已經提供了熱阻θ_JA和θ_JC，還可以提供符合JEDEC標準和JESD51標準的θ_JA、Ψ_JT、θ_JCtop、θ_JCbot 。還有可以提供熱模擬支援和熱阻測量支援（可個別對應）。如果有需要，請再與我們聯繫。

－最後，請總結歸納一下。

由於技術發展趨勢的變化，近年來熱設計已經變得更加複雜。瞭解這種現狀並加深設計人員和部門之間的相互瞭解與合作，可以降低成本並提高產品的可靠性和安全性。

在Tech Web的基礎知識部分中也有一篇有關熱設計的文章，歡迎多多參閱。

－非常感謝您的講解。