自1947年世界上第一個晶體管在貝爾實驗室誕生，人類邁入了集成電路時代！根據(jù)摩爾定律，IC集成電路密度越來越高，尺寸要求越來越小，IC制程工藝不斷向微小化發(fā)展。但是，當(dāng)芯片的結(jié)溫（Tj）每上升10℃時，器件的壽命減少大約一半，故障率提高大約２倍。這些問題的存在，導(dǎo)致芯片設(shè)計者不得不考慮熱失效問題！而產(chǎn)品研發(fā)人員也不得不考慮芯片熱設(shè)計和產(chǎn)品散熱問題。

芯片是交換機(jī)產(chǎn)品極為重要的元器件，芯片熱設(shè)計、熱處理水平關(guān)系到交換機(jī)產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠性。下面針對電子元器件的熱設(shè)計進(jìn)行簡單介紹。

芯片熱處理主要思路

芯片熱處理的主要思路有以下幾個方面：一是選擇低功耗、低熱阻器件；二是優(yōu)化局部熱源環(huán)境，使整體芯片工作結(jié)溫低于規(guī)格要求；三是選擇好的導(dǎo)熱材料和工藝，實現(xiàn)快速導(dǎo)熱。

1、芯片選型

關(guān)于芯片的選型，芯片手冊中關(guān)于熱性能參數(shù)一般都提供TA、TJ 、ΘJC 、 ΘJA 、PD、 RDS 、I等；根據(jù)TJ 結(jié)溫計算公式：TJ = TC + (ΘJC × Pd)，并將規(guī)格書參數(shù)套入結(jié)溫公式，可以選型最合適的器件。

同等條件下，優(yōu)選芯片底部有散熱片焊盤及芯片表面有金屬材質(zhì)封裝的設(shè)計方案。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，除了選擇優(yōu)秀的芯片方案，優(yōu)特普還結(jié)合自身產(chǎn)品特點，對部分關(guān)鍵芯片溫度降額做出了以下嚴(yán)格規(guī)定，以保證產(chǎn)品使用時的可靠性。

2、優(yōu)化局部散熱環(huán)境

熱量的傳遞路徑（散熱方式）主要有以下三種：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。優(yōu)特普工業(yè)類、工業(yè)級產(chǎn)品大多采用被動式自然散熱方式，并且運(yùn)行在無風(fēng)密閉環(huán)境。因此，根據(jù)產(chǎn)品的安裝結(jié)構(gòu)特點及使用環(huán)境，我們設(shè)計的交換機(jī)產(chǎn)品主要采用傳導(dǎo)+對流方式，并輔助輻射方式，全方位對熱能進(jìn)行散熱，保證產(chǎn)品長期可靠運(yùn)行。

3、選擇導(dǎo)熱材料和工藝

在芯片表面增加導(dǎo)熱材質(zhì)，可以更好地幫助散熱。用于導(dǎo)熱的材料很多，有各類金屬、非金屬、液體、氣體等。一般來說，金屬的導(dǎo)熱性能要優(yōu)于非金屬。

優(yōu)特普交換機(jī)大多采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的金屬材質(zhì)，如鋁合金、銅等。為了增加芯片熱傳遞面積，還采用了多翅片散熱片，同時采用納米噴涂工藝增強(qiáng)熱輻射傳遞性能，提高產(chǎn)品的整體散熱性能。

熱設(shè)計在交換機(jī)中的應(yīng)用

優(yōu)特普大功率無風(fēng)扇PoE交換機(jī)UTP7524GE-POE-P采用優(yōu)秀的散熱方案，產(chǎn)品內(nèi)部使用高效散熱片，產(chǎn)品機(jī)身正面頂部、左右兩側(cè)分布散熱孔。這樣的設(shè)計保證了產(chǎn)品在無風(fēng)扇的情況下也能正常散熱，設(shè)備即使在55℃的高溫下也能正常工作。

優(yōu)特普大功率無風(fēng)扇PoE交換機(jī)UTP7524GE-POE-P

該產(chǎn)品散熱仿真如下圖所示。

自然對流3D視圖

熱仿真溫度截圖

為確保產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠，交換機(jī)產(chǎn)品在上市之前還必須經(jīng)過嚴(yán)苛的器件溫升測試，以驗證元器件的溫度是否符合規(guī)定要求。從測試結(jié)果可以看出，優(yōu)特普UTP7524GE-POE-P大功率無風(fēng)扇交換機(jī)的元器件溫度值均在規(guī)定范圍內(nèi)，并且還保有10%-15%的余量，可以確保交換機(jī)在惡劣環(huán)境中穩(wěn)定工作。

UTP7524GE-POE-P元器件溫度測試列表

無風(fēng)扇散熱交換機(jī)的應(yīng)用

過去，交換機(jī)散熱主要通過內(nèi)置風(fēng)扇解決，這種方式一方面使得設(shè)備在運(yùn)行過程中噪音較大，不適合對靜音要求較高的場所；另一方面風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生大量功耗，不利于節(jié)能環(huán)保，而且影響設(shè)備的整體穩(wěn)定可靠性。

優(yōu)特普無風(fēng)扇系列交換機(jī)在沒有風(fēng)扇的情況下還能保持穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，且在環(huán)境適應(yīng)性、穩(wěn)定可靠性、功能性等方面表現(xiàn)都非常優(yōu)秀，這與產(chǎn)品熱設(shè)計技術(shù)的優(yōu)化、創(chuàng)新是分不開的。而且，UTP7524GE-POE-P是業(yè)界首款大功率無風(fēng)扇交換機(jī)，能支持350W PoE輸出，可接入更多前端攝像機(jī)。

無風(fēng)扇系列交換機(jī)產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)時安靜、無噪音的特點，非常適合醫(yī)院、酒店、辦公室等要求靜音的環(huán)境，也適用于安防監(jiān)控專用領(lǐng)域和其它大中型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工程。