在電子設備的設計中，一直需要解決小型化、高效化、EMC（電磁兼容性）等課題，近年來，半導體元器件的熱對策已經越來越受到重視，半導體元器件的熱設計已成為新的課題。由于“熱”涉及到元器件和設備的性能、可靠性以及安全性，因此一直以來都是重要研究項目之一。近年來對電子設備的要求已經發生變化，因此有必要重新審視以往的方法。

在“電子設備中半導體元器件的熱設計”中，原則上，我們將以電子設備使用的IC和晶體管等半導體產品為前提來討論熱設計相關的話題。

什么是熱設計？

半導體元器件規定了封裝內部的芯片溫度，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，以確保產品的結溫不超過Tjmax。因此，會對所有要使用的半導體元器件進行熱計算，以確認是否超過了Tjmax。如果可能超過Tjmax，就要采取降低損耗或散熱措施，以使Tjmax保持在最大額定值范圍之內。簡而言之，這就是熱設計。

當然，在電子設備中不僅使用半導體產品，而且還使用電容器、電阻及電機等各種部件，并且每個部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，組成設備的所有部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并采取相應的措施，可能會在產品試制階段甚至要投入量產時發現熱引起的問題。雖然問題不僅限于熱，但是越接近量產階段，采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。

盡管我們不愿意去想象熱引發的問題，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，對于電子設備來說，小型化和高性能化的要求已變得理所當然，也因此促進了進一步集成化。具體來講表現為元器件數量更多，電路板上的安裝密度更高，外殼尺寸更小。結果是導致發熱密度顯著增加。

首先需要認識到的是，隨技術發展趨勢的變化，熱設計變得比以往任何時候都更加嚴苛。如前所述，設備不僅要求元器件日益“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。由于熱設計有助于提高設備的可靠性、安全性并降低總成本，因而變得越來越重要。

在熱設計主題中，預計會涉及熱設計的重要性、熱阻與散熱、Tj的估算示例、熱仿真等基礎內容。

關鍵要點：

?簡言之，半導體元器件的熱設計旨在將半導體元器件的Tjmax保持在最大額定值內。

?如果在設計階段沒有認真對待半導體元器件的熱設計，那么可能會在試制階段或投入量產之前出現問題。

?越接近量產，對策所需時間越多、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。

?最壞的情況是投放到市場后才出現問題，從而導致召回和信用問題，因此半導體元器件的熱設計從根本上講非常重要。

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