الیکٹرانک آلات میں سیمی کنڈکٹر اجزاء کا تھرمل ڈیزائن

تھرمل ڈیزائن کیا ہے؟

الیکٹرانک آلات کے ڈیزائن میں، ہمیشہ سے یہ ضروری رہا ہے کہ منیٹیورائزیشن، اعلی کارکردگی، ای ایم سی (برقی مقناطیسی مطابقت) وغیرہ کے مسائل کو حل کیا جائے۔ حالیہ برسوں میں سیمی کنڈکٹر اجزاء کے تھرمل جوابی اقدامات پر زیادہ سے زیادہ توجہ دی گئی ہے اور سیمی کنڈکٹر اجزاء کا تھرمل ڈیزائن ایک نیا موضوع بن گیا ہے۔ چونکہ "گرم" میں اجزاء اور آلات کی کارکردگی، اعتماد اور حفاظت شامل ہے، یہ ہمیشہ اہم تحقیقی منصوبوں میں سے ایک رہا ہے۔ حالیہ برسوں میں الیکٹرانک آلات کی ضروریات میں تبدیلی آئی ہے لہذا ماضی کے طریقوں کا دوبارہ جائزہ لینا ضروری ہے۔

"الیکٹرانک آلات میں سیمی کنڈکٹر اجزاء کا تھرمل ڈیزائن" میں اصولی طور پر ہم سیمی کنڈکٹر مصنوعات جیسے آئی سی اور الیکٹرانک آلات میں استعمال ہونے والے ٹرانزسٹرز کی بنیاد پر تھرمل ڈیزائن سے متعلق موضوعات پر تبادلہ خیال کریں گے۔

سیمی کنڈکٹر اجزاء پیکیج کے اندر چپ درجہ حرارت کی وضاحت کرتے ہیں، یعنی جنکشن (مشترکہ) درجہ حرارت کی مطلق زیادہ سے زیادہ درجہ بندی ٹی جے میکس۔ ڈیزائننگ کرتے وقت گرمی کی پیداوار اور گرد و نواح کے درجہ حرارت پر تحقیق کرنا ضروری ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جاسکے کہ مصنوعات کا جنکشن درجہ حرارت ٹی جے میکس سے زیادہ نہ ہو۔ لہذا، تھرمل حساب ان تمام سیمی کنڈکٹر اجزاء پر کیا جائے گا جو اس بات کی تصدیق کرنے کے لئے استعمال کیے جائیں گے کہ آیا ٹی جے میکس سے تجاوز کیا گیا ہے۔ اگر ٹی جے میکس سے تجاوز کرنا ممکن ہے تو ٹی جے میکس کو زیادہ سے زیادہ ریٹڈ ویلیو رینج کے اندر رکھنے کے لئے نقصان یا گرمی کے پھیلاؤ کو کم کرنے کے اقدامات کریں۔ مختصر ایہ تھرمل ڈیزائن ہے.

یقینا، نہ صرف سیمی کنڈکٹر مصنوعات الیکٹرانک آلات میں استعمال کی جاتی ہیں، بلکہ مختلف اجزاء جیسے کیپیسٹر، ریزسٹر، اور موٹرز، اور ہر جزو درجہ حرارت اور بجلی کی کھپت سے متعلق مطلق زیادہ سے زیادہ درجہ بندی ہے. لہذا، اصل ڈیزائن میں، ترکیب آلات کے تمام حصوں کو زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت سے متعلق درجہ بندی سے زیادہ نہیں ہونا چاہئے۔

ڈیزائن کے مرحلے میں اچھے تھرمل ڈیزائن کی ضرورت

اگر تھرمل ڈیزائن کو ڈیزائن کے مرحلے میں احتیاط سے نہیں کیا جاتا ہے اور اس کے مطابق اقدامات کیے جاتے ہیں تو گرمی کی وجہ سے پیدا ہونے والے مسائل آزمائشی پیداوار کے مرحلے میں یا یہاں تک کہ جب مصنوعات کو بڑے پیمانے پر پیداوار میں ڈالا جاتا ہے تو دریافت کیا جاسکتا ہے۔

اگرچہ مسئلہ صرف گرمی تک محدود نہیں ہے، بڑے پیمانے پر پیداوار کے مرحلے کے قریب ہے، جوابی اقدامات کرنے میں جتنا زیادہ وقت لگتا ہے، لاگت زیادہ ہوتی ہے اور یہاں تک کہ مصنوعات کی ترسیل میں تاخیر ہوتی ہے، جس کی وجہ سے کاروباری مواقع ضائع ہونے کا بڑا مسئلہ پیدا ہوتا ہے۔ بدترین صورت حال یہ ہے کہ یہ مسئلہ صرف مارکیٹ میں پیدا ہوتا ہے جس کی وجہ سے یاد دہانی اور کریڈٹ کے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔  اگرچہ ہم گرمی کی وجہ سے پیدا ہونے والے مسائل کا تصور کرنے کو تیار نہیں ہیں، لیکن گرمی کے نامناسب علاج سے دھواں، آگ اور یہاں تک کہ آگ اور دیگر ذاتی حفاظتی مسائل پیدا ہونے کا بہت امکان ہے۔ لہذا، تھرمل ڈیزائن بنیادی طور پر بہت اہم ہے. لہذا شروع سے ہی تھرمل ڈیزائن کا اچھا کام کرنا ضروری ہے۔

تھرمل ڈیزائن زیادہ سے زیادہ اہم ہوتا جا رہا ہے

حالیہ برسوں میں الیکٹرانک آلات کے لیے منی ٹیورائزیشن اور اعلیٰ کارکردگی کے تقاضے فطری ہو چکے ہیں اور اس طرح مزید انضمام کو فروغ دیا گیا ہے۔ خاص طور پر، اجزاء کی تعداد زیادہ ہے، سرکٹ بورڈ پر بڑھتی ہوئی کثافت زیادہ ہے، اور ہاؤسنگ سائز چھوٹا ہے. اس کا نتیجہ گرمی کی پیداوار کی کثافت میں نمایاں اضافہ ہے۔

سب سے پہلی بات یہ ہے کہ تکنیکی ترقی کے رجحانات میں تبدیلیوں کے ساتھ تھرمل ڈیزائن پہلے سے کہیں زیادہ سخت ہو گیا ہے۔ جیسا کہ اوپر ذکر کیا گیا ہے، آلات کو نہ صرف اجزاء کی تیزی سے "چھوٹی" اور "اعلی کارکردگی" کی ضرورت ہوتی ہے، بلکہ بہترین "ڈیزائن لچک" کی بھی ضرورت ہوتی ہے، لہذا تھرمل جوابی اقدامات (گرمی کی کمی کے اقدامات) ایک بڑا مسئلہ بن گئے ہیں۔ جیسا کہ تھرمل ڈیزائن آلات کی قابل اعتمادی، حفاظت کو بہتر بنانے اور مجموعی لاگت کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے، یہ زیادہ سے زیادہ اہم ہوتا جا رہا ہے۔