散热与抗热已成为必要的技术

  「汽车」工业已经是发展了百余年的老产业，其中所涵盖的技术，包括：引擎、发电机、起动机、底盘、空调与照明…等众多技术也随之发展到今天，使得汽车不再只是交通运输工具的代名词，而是现实生活中不可或缺的必需品。而随著微机电技术及各类型车用电子装置的组装技术发展，使成具有高度整合性的电子系统。

  从众多的研究中可得知，在目前汽车电子设备中所使用的功率元件，在经过一段长时间进行通电，并在开机进行运作之余，其设备内部或机壳的温度有可能会超过100℃，大大地增加车用电子设备的故障机率。因此，在目前电子装置逐日增高的热流密度（在某个单位时间中设备表面积吸收的热量），将带给汽车电子的设计人员，进行产品的结构设计阶段时，面临了「热源」所导致的严格挑战。

  一般来说，举凡系统中的散热技术设计不良或功率元件选择不当，是目前车用电子设备发生尸效、错误的重要原因之一。而车用电子设备中，如：安装地位与汽车轮胎接近的胎压检测系统（Tire Pressure Monitoring System；TPMS），除了轮胎与地(__chu2 le0 lun2 tai1 yu3 de0)面所产生的热源之外，所使用的电子元件工作寿命与工作温度将有最直接的关系；或者是因为功率元件及电路板发生热传导作用，以及设备内部功率密度不均匀的状态下，使得功率元件在高速运作、低电压和高复杂度等设计债下，大幅提升元件的温度变化，最后使得材料前后端受限制，使得温度急速提升造成热变形及热应力时，使得车用电子设备发生疲劳尸效与故障的情形发生。

  图说：汽车工(tu2 shuo1 _qi4 che1 gong1)业器重散热设计，主要的散热问题来自于功率元件的应用越来越多，再加上半导体制程技术发展，已将更多的晶体管被整合在单一芯片内，导致整体功率消耗及热量增加。图为富士康（FOXCONN）所设计应用于计算机装置上的散热风扇使用导热胶。

  电子功率(dian zi gong lv)元件「抗热」设计与要求

  在过去的设计经验中，样品机对于热测试其最后所得到的结论大都只能作为参考之用，而不能作为实际设备与系统之间的对比，所以已无法再适用于目前汽车电子装置的研究、设计、生产、制造需求。因此，深入了解与经验的学习汽车电子设备中对于热的设计及热的分析技术，才是提高汽车电子设备对于热可靠性的重要参考价值。

  从理论上来说，由于汽车电子所使用的功率元件，在应用阶段所承受的热应力可能是源自于元件动作时所产生的，但也可能来自环境条件下的外部影响。换句话说，由于元件在动作时所耗散的功率必须透过散热的形势，将动作之后所产生的热源给挥发出去，倘若所使用的功率元件的散热能力受到限制，则功率的耗散就会造成元件内部芯片的结温温度升高；如此一来，便会造成汽车系统可靠性降低，也就是说无法让汽车在绝对的安全状态下持续进行正常动作。因此，使用在汽车电子的功率元件对于热能力的温度限制，必须契合-40℃+125℃的应用环境温度，以及+150°C的结温温度。

  再者，就是汽车电子元件的散热设计，一般的功率元件的散热能力大都是以热阻作为表示，而阻抗越大，则散热能力越差。热阻又分为内热阻和外热阻，内热阻是元件自身固有的热阻与机构外壳所使用的材料导热性、厚度和截面积，甚至是加工工艺制程技术有关。一般来说，机构外壳所使用的面积越大，则外热阻越小，金属外壳的外热阻就明显低于塑封管壳的外热阻。当功率元件的功率耗散达到一定程度时，元件的结温温度升高，导致汽车电子系统的可靠性降低，而为了提高汽车系统使用上的可靠度，必须针对功率元件进行的抗热设计与散热系统的考量。

  图说：在设计上让汽车电子设备的散热设计达到******可靠性及安全性，必须透过扩展温度范围技术，进一步提升系统对于温度变化的抵抗能力，甚至是利用元件供应商透过预先性的设计技术及限定方法，来因应环境温度对电子设备的影响，使用导热胶延长电子元件寿命。

  车用电子系统之功率元件热设计

  功率元件热设计是要防止元件出现过热或温度变化后所造成的热尸效