市場(chǎng)對(duì)更小、更密集的半導(dǎo)體芯片的需求迫使制造商生產(chǎn)的半導(dǎo)體設(shè)備能夠突破現(xiàn)有能力的極限，同時(shí)需要精密工程以獲得可靠的結(jié)果?！霸陔娮宇I(lǐng)域，對(duì)于材料和熱管理而言，成本效益是一個(gè)關(guān)鍵因素，”3M 先進(jìn)材料部高級(jí)專家史蒂夫阿莫斯在接受電力電子新聞采訪時(shí)說?！斑@不像僅僅考慮材料成本那么簡(jiǎn)單。它正在考慮材料的利用率、使用量以及其性能與成本的關(guān)系。例如，雖然一些先進(jìn)材料更昂貴，但它們的性能允許使用更少的體積或質(zhì)量。我認(rèn)為陶瓷纖維與玻璃纖維相比，氮化硼與石墨相比，或玻璃氣泡與固體二氧化硅相比。需要進(jìn)行成本效益分析以做出最佳選擇，而不僅僅是比較價(jià)格標(biāo)簽?！?/p>

高溫：負(fù)面影響

電氣和電子元件的可靠性和耐用性受溫度影響。溫度問題通常是小工具故障的原因。電路溫度升高會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過早老化，而低溫會(huì)促進(jìn)冷凝形成，從而損壞電子設(shè)備并導(dǎo)致腐蝕。功率和高溫密不可分。在每個(gè)系統(tǒng)中，一小部分功率會(huì)轉(zhuǎn)化為未使用的熱量。功率電路、逆變器、轉(zhuǎn)換器、斬波器和產(chǎn)生大量熱量的電源就是這種情況，特別是如果它們的設(shè)計(jì)不當(dāng)。

如果功率器件按照優(yōu)良的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、符合法規(guī)、遵循操作限制、采用快速開關(guān)元件并具有最小的散熱，則系統(tǒng)將在更低的溫度下以更高的效率運(yùn)行。效率損失是電路中高溫的最嚴(yán)重后果之一。集成電路和電子元件通常會(huì)受到高溫的損害。高溫不僅使系統(tǒng)不安全，而且還會(huì)縮短組件的平均壽命，導(dǎo)致它們劣化。

熱管理

電子元件和電路的適當(dāng)熱管理是確保系統(tǒng)在所有操作條件下正確運(yùn)行和可靠性的基本要求。當(dāng)前電子設(shè)備逐漸小型化的趨勢(shì)，以及對(duì)功率密度的需求不斷增加，將熱管理問題置于前臺(tái)，特別是對(duì)于最新一代的功率設(shè)備。

“在系統(tǒng)層面，小型化和大幅降低設(shè)備質(zhì)量已經(jīng)在考慮之中，”Amos 說?！案俚臒豳|(zhì)量應(yīng)該使熱管理更容易?！?/p>

此外，據(jù) Amos 稱，當(dāng)今影響電子行業(yè)的一些最大挑戰(zhàn)是圍繞供應(yīng)鏈和材料供應(yīng)：“我們已經(jīng)看到需求增加和供應(yīng)鏈的供應(yīng)中斷，供應(yīng)鏈不那么靈活。我會(huì)鼓勵(lì)原始設(shè)備制造商考慮新的供應(yīng)來源、更多區(qū)域性和合格的替代材料，他們可能已經(jīng)在管道中但沒有理由進(jìn)一步追求?！?/p>

5G和高功率市場(chǎng)確實(shí)推動(dòng)了不同的基板和材料考慮，因?yàn)樗鼈冋趹?yīng)對(duì)不同的挑戰(zhàn)?！?G 正在處理具有成本效益的低損耗材料，而高功率正在處理熱管理，”阿莫斯說?！?M 很高興幫助客戶滿足這些具有挑戰(zhàn)性的材料需求。”

電氣設(shè)備的熱分析是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性必不可少的步驟，對(duì)于小型化和高性能的設(shè)備來說更為重要。熱分析一般計(jì)算工作條件的范圍和零件之間的熱傳導(dǎo)。設(shè)計(jì)人員研究了熱空氣路徑，以避免在電路中形成氣泡。熱量可以通過風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流和自然對(duì)流來消散。電子能量轉(zhuǎn)換電路的功能取決于設(shè)計(jì)者的計(jì)算。電子設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)之一是重現(xiàn)或模擬最嚴(yán)酷的工作條件，即電子設(shè)備承受高熱應(yīng)力的條件?！　?/p>