热设计及热仿真分析

电子产品热设计及热仿真技术的应用分析

电子产品热设计及热仿真技术的应用分析摘要：随着装备性能的不断提升，复杂程度的不断提高，以及使用环境的日趋复杂，电子产品对可靠性的要求日益提高，可靠性已成为衡量电子产品使用性能的一项重要指标。

因散热不良引发的故障一直在电子产品故障发生中占有很大的比重，电子产品一旦出现热设计缺陷，往往在设计周期和设计成本等多方面造成极大的损失。

因此需要在产品设计源头加以控制，即在设计之初考虑产品的功能和性能的同时，考虑其散热等因素。

综合电子产品的性能设计和热设计，选择采用什么散热方式、使用何种散热材料等，其目的是高效率、低成本、高可靠地制造产品。

基于此，本文对电子产品热设计及热仿真技术的应用进行分析，为产品全生命周期设计提供验证支撑，达到合理可靠稳定运行的目的。

关键词：电子产品热设计；热仿真技术；应用分析引言电子产品是基于电子信息技术发展背景下的重要产物，电子信息技术是20世纪初诞生的一种新兴的技术，随着时代的发展与生产技术的不断革新，电子信息技术得到了进一步发展。

进入21世纪之后，电子信息技术已成为科学技术领域的重要标志之一，在各个行业及领域均具有非常广泛的应用。

伴随着大量电子产品的问世，不仅改变了人们传统的生活方式，也为人们的生产与生活带来了巨大的便利。

随着社会信息化的不断发展，电子产品多功能集成和便携的需求日益凸显，电子产品的集成化和小型化就成了目前电子产品的发展趋势，电子产品的集成化意味着功率会大概率的增大，与小型化的发展综合在一起意味着电子产品的单位体积功率密度会不断增大，因此电子产品的热设计就需要从粗放的经验设计向精确化的热理论设计发展。

热仿真就是支持电子产品精确化理论设计最佳手段。

通过热仿真将电子产品在性能设计的基础上叠加热设计，达到电子产品在最优热环境里发挥最佳性能的目的。

1电子产品热设计的意义1.1电子产品进行热设计的优势有效散热对于电子产品的稳定运行和长期可靠性而言至关重要，将电子产品热功能部件的工作温度控制在其有效工作的温度范围内，是提升电子产品可靠性的基本思路。

最全的热设计基础知识及flotherm热仿真(精品课件)

✓ 大多数小型电子元器件最好采用自然冷却方法。自然对流冷却表面的热流密度为0.039W/cm2 。有些高温元器件的热流密度可高达 0.078W/cm2 。
✓ 强迫空气冷却是一种较好的冷却方法。 ✓ 热管的传热性能比相同的金属导热要高几十倍，且两端的温差很小。
1）为最常见的界面导热材料，常采用印刷或点涂方式进行施加。 2)用于散热器和器件之间，散热器采用机械固持，最主要的优点为维修方便, 价格便宜。 3）因可以很好的润湿散热器和器件表面，减小接触热阻，所以其导热热阻很小，适合大功率器件的散热。 4）使用时需要印刷或点涂，操作费时，工艺控制要求较高，难度大。
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热设计的基础概念
问题：热的单位是什么？是℃？
热是能量的形态之一。与动能、电能及位能等一样，也存在热能。热能的单位用“J”（焦耳）表示。1J能量能在1N力的作用下使物体移动1m，使1g的水温度升高0.24℃。 1J=1N·m
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热设计的基础概念
设备会持续发热。像这样，热量连续不断流动时，用“每秒的热能量”来表示会更容易理解。单位为“J/s”。J/s也可用“W” （瓦特）表示。
L—— 特征尺寸，m； u—— 流体速度，m/s； cp—— 比热容，kJ/(kg·K)； μ—— 动力粘度，Pa·s； λ—— 导热系数，W/(m·K)； αV—— 体膨胀系数，℃－1； g —— 重力加速度，m/s2； ΔT——流体与壁面的温差。
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热辐射
任意物体的辐射能力可用下式计算
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导热介质-相变导热膜
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导热介质-相变导热膜
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导热介质-导热垫
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导热介质-导热双面胶带

热设计与热分析技术

应用范围数值方法程序类型
有限体积法板级
电子设备
有限差分法
器件级、板级
电子设备有限体积法板级
电子设备
有限体积法
板级、设备级
通用
有限元法多领域
板级热分析软件应用简介
➢ 热分析数值解法 ➢ Betasoft-Board简介
热分析的数学方法分为两大类：
在传热学领域中，采用的数值计算方法主要有：
·有限差分法 FDM (Finite Difference Method) ·有限元法 FEM (Finite Element Method) ·边界元法 BEM (Boundary Element Method) ·有限分析法 FAM (Finite Analysis Method) ·有限体积法 FVM (Finite Volume Method)
热设计与热分析技术
（第3讲）
讲解人：张栋
2006年3月29日
内容功率器件热特性器件简化热模型 PCB热分析软件浅析
— 功率器件热特性
♫ 典型封装形式 ♫ 散热参数 ♫ 散热及降低热阻的有效措施 ♫ 散热影响因素
芯片封装发展
（1）典型封装形式
常见功率器件功率二极管半导体功率开关器件双极型功率晶体管功率MOSFET IGBT 功率集成电路(PIC) 集成功率模块
ABGA (Advanced BGA)
外部：
➢ 风扇 ➢ 散热器 ➢ 冷板 ➢ 引脚
Cold-Plate cooled IGBTs
IGBT：绝缘栅双极型晶体管
（4）散热性能的影响因素
器件内部 ·封装结构 ·封装材料 ·耗散功率
器件外部 ·有无散热器 ·散热器材料和形状 ·环境温度 ·器件周围热源远近大

(参考资料)IGBT热仿真建模分析

IGBT功率管热仿真工作总结一、【问题描述】：大功率IGBT是我司产品中的常用器件，尤其是在功率模块中，例如风能功率模块，光伏逆变器等。

在这些产品中，IGBT有一个共同特点：功率密度大，工作温度高。

如果不能建立有效的散热途径，将热量散出，IGBT工作温度超过允许值，就会损毁。

在产品设计的初始阶段，如何利用仿真手段准确评估IGBT的结温，建立有效的散热途径就成为热设计工程师急需解决的问题。

二、【原因分析】：IGBT芯片Diode芯片图1 IGBT内部结构图硅凝胶DBC图 2 IGBT内部芯片焊接结构简图IGBT内部结构如图1所示，发热器件由多组芯片组成，每一组芯片由一个IGBT芯片和一个Diode（二极管）芯片组成（视具体情况而定，有些IGBT中，一组芯片中IGBT 芯片数和Diode芯片数不同）。

图1中绿色方框中的为IGBT芯片，黄色方框中的为Diode 芯片。

如图2所示，IGBT芯片和Diode芯片正上方是一层厚度约5mm ，导热系数为0.15W/m.K的透明硅凝胶；芯片直接焊接在DBC层上，DBC层再焊接在铜基板表面。

DBC层由0.38mm厚氧化铝陶瓷片上下紧密贴附0.3mm厚铜皮组成（DBC的具体结构和制造厂家有关，另外相同厂家不同型号的产品具体结构也不相同，本文只介绍一种典型的结构）。

由于芯片上部的硅凝胶导热系数很小，芯片产生的热量主要通过下方的铜基板传到散热器上。

芯片和散热器之间的热阻分布如图3所示，归纳起来可分为两部分：①结壳热阻（芯片到铜基板的热阻）；②壳到散热器的热阻（铜基板和散热器之间的热阻）。

热流方向图3 IGBT热阻网络图IGBT的最高使用温度和热阻数据可以从厂家提供的器件资料中查到。

通常产品中使用的IGBT管子（一个桥臂）实际是将两个IGBT封装在一起，如图4所示。

厂家给定的热阻值可能是其中一个IGBT的值，也可能是整个IGBT管子（一个桥臂）的热阻，根据具体资料确定。

以英飞凌FF1000R17IE4为例，FF1000R17IE4管子内部共有12组芯片（一组芯片包含一个IGBT芯片和一个Diode芯片；一个IGBT有6组芯片）。

IGBT热仿真建模分析

IGBT功率管热仿真工作总结一、【问题描述】：大功率IGBT是我司产品中的常用器件，尤其是在功率模块中，例如风能功率模块，光伏逆变器等。

在这些产品中，IGBT有一个共同特点：功率密度大，工作温度高。

如果不能建立有效的散热途径，将热量散出，IGBT工作温度超过允许值，就会损毁。

在产品设计的初始阶段，如何利用仿真手段准确评估IGBT的结温，建立有效的散热途径就成为热设计工程师急需解决的问题。

二、【原因分析】：IGBT芯片Diode芯片图1 IGBT内部结构图硅凝胶DBC图 2 IGBT内部芯片焊接结构简图IGBT内部结构如图1所示，发热器件由多组芯片组成，每一组芯片由一个IGBT芯片和一个Diode（二极管）芯片组成（视具体情况而定，有些IGBT中，一组芯片中IGBT 芯片数和Diode芯片数不同）。

图1中绿色方框中的为IGBT芯片，黄色方框中的为Diode 芯片。

如图2所示，IGBT芯片和Diode芯片正上方是一层厚度约5mm ，导热系数为0.15W/m.K的透明硅凝胶；芯片直接焊接在DBC层上，DBC层再焊接在铜基板表面。

DBC层由0.38mm厚氧化铝陶瓷片上下紧密贴附0.3mm厚铜皮组成（DBC的具体结构和制造厂家有关，另外相同厂家不同型号的产品具体结构也不相同，本文只介绍一种典型的结构）。

由于芯片上部的硅凝胶导热系数很小，芯片产生的热量主要通过下方的铜基板传到散热器上。

芯片和散热器之间的热阻分布如图3所示，归纳起来可分为两部分：①结壳热阻（芯片到铜基板的热阻）；②壳到散热器的热阻（铜基板和散热器之间的热阻）。

热流方向图3 IGBT热阻网络图IGBT的最高使用温度和热阻数据可以从厂家提供的器件资料中查到。

通常产品中使用的IGBT管子（一个桥臂）实际是将两个IGBT封装在一起，如图4所示。

厂家给定的热阻值可能是其中一个IGBT的值，也可能是整个IGBT管子（一个桥臂）的热阻，根据具体资料确定。

以英飞凌FF1000R17IE4为例，FF1000R17IE4管子内部共有12组芯片（一组芯片包含一个IGBT芯片和一个Diode芯片；一个IGBT有6组芯片）。

3U-VPX光通信电子设备热设计与仿真分析

71技术交流2022.07·广东通信技术DOI:10.3969/j.issn.1006-6403.2022.07.0183U-VPX 光通信电子设备热设计与仿真分析［陆宣博甘泉蒙志雄］近年来，标准化接口的3U-VPX 高密度集成板卡便于快速插拔和优异的互换性，受到越来越多的客户选择。

但是，由于光通信电子设备通讯速率的速发展，推高了电子设备的功耗，高功耗带来的高温对电子设备的稳定性造成了较大的影响，电子设备的散热问题也越来越突出。

研究了一种3U-VPX 光通信电子设备，等比例建立了三维数字化虚拟模型，结合业务单元的分布情况，采用高功耗热源分布式生长导热凸台和强迫风冷散热措施，使用热仿真分析软件进行热仿真迭代分析，优化的风道设计能较大程度的把热量带出电子设备，能较好地改善电子设备散热问题，对同类型的电子设备热设计具有实际的指导意义。

陆宣博中国电子科技集团公司第三十四研究所。

甘泉中国电子科技集团公司第三十四研究所。

蒙志雄中国电子科技集团公司第三十四研究所。

关键词：3U-VPX 光通信热仿真风道设计高密度集成板卡摘要1 引言电子设备一般是由多种不同的控制接口和输入输出的电子器件组合而成，这些电子器件的可靠性直接关系到整个电子设备的性能，而热性能又是其中一项重要的可靠性指标[1][2]。

近年来，标准化接口的3U-VPX 高密度集成板卡便于快速插拔和优异的互换性，受到越来越多的客户青睐和选择。

但是，由于光通信电子设备通讯速率的速发展，推高了电子设备的功耗，高功耗带来的高温对电子设备的稳定性造成了较大的影响，3U-VPX 光通信电子设备的散热问题也越来越突出[3][4]。

为了解决3U-VPX 光通信电子设备突出的散热问题，本文将研究设计一种光通信电子设备机箱（本文研究的设备除了进出风口，其余密封），通过建立等比例三维数字化虚拟模型，使用热仿真软件进行真实热环境模拟和热仿真迭代分析，给出详细可靠的设计要素和依据，为结构设计提供有力的数据支撑，从而解决散热问题。

热设计及热分析

热设计及热分析一、热设计热设计是随着通讯和信息技术产业的发展而出现的一个较新的行业，且越来越被重视。

随着通讯和信息产品性能的不断提升和人们对于通讯和信息设备便携化和微型化要求的不断提升，信息设备的功耗不断上升，而体积趋于减小，高热流密度散热需求越来越迫切。

热设计便是采用适当可靠的方法控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的工作环境条件下不超过稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。

此外，低温环境下控制加热量而使设备启动也是热可靠性的重要内容。

目前，热设计在电动汽车动力系统热管理和热仿真、高科技、医疗设备、军工精密装备等行业中越来越被重视，成为产品研发中不可缺少的重要领域。

二、热分析软件介绍FLOTHERM是一套由电子系统散热仿真软件先驱----英国FLOMERICS软件公司开发并广为全球各地电子系统结构设计工程师和电子电路设计工程师使用的电子系统散热仿真分析软件，全球排名第一且市场占有率高达80%以上。

三、电子行业热分析电子行业是有限元分析应用的一个重要领域。

随着全球电子工业的飞速发展，电子产品的设计愈来愈精细、复杂，市场竞争要求电子产品在性能指标大幅度提高的同时，还要日趋小型化。

电子产品跌落、新型电子材料的研发和制造、音频设备声场特性的设计和评估、电子产品的热力仿真、芯片封装的热分析等的力学仿真是电子领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题，需要多门学科的理论和方法的综合应用。

电子产品热分析：众所周知，电子元件在运作的时候，无法达到100%的效率，所流失的能量绝大部分都转换成为热量发散，但是对于电子元件来说，温度每上升10℃，其寿命就减少到原来的一半甚至更短，这就是其随温度而变的特性。

所以进行电脑等各种设备的热仿真有助于提高器件的使用寿命。

1.显卡的散热器仿真显卡热管散热器，通过添加热管能有效的降低热源到散热器的热阻，进而显著提高显卡散热性能。

2. LED封装仿真以及散热片散热性能详细的LED封装模型，通过仿真验证和考察电路板及散热片的散热性能。

计算模块印制电路板的热设计和热仿真分析

表1PCB 各组成部件名称、尺寸、功率及生热率计算模块印制电路板的热设计和热仿真分析令狐克均饶应明刘忠翔李杨（贵州装备制造职业学院，贵州贵阳551400）摘要：首先建立了某电子设备计算模块印制电路板的三维模型，然后依据热传学理论，使用有限元分析软件ANSYS Workbench对三维模型进行了热仿真分析，最后获得了计算模块印制电路板的温度场，热分析结果为印制电路板的结构设计及布局提供了参考。

关键词：印制电路板；热仿真分析；ANSYS Workbench ；温度场0引言近年来，随着先进制造技术在电子设备生产过程中的应用，电子设备已经向便携式、集成化、高密度和高运算速度方向发展，印制电路板（PCB ）上元器件的数量和集成度不断增加，功率损失也相应增加，同时导致单位体积电子元器件的发热量增加[1]。

鉴于电子设备的高度集成性、计算快速性和运行稳定性等要求，对电子设备的热设计要求也越来越高。

相关统计数据显示，55%的电子设备失效与过高的热环境应力有关。

热问题已成为影响设备使用性能和运行可靠性的关键因素之一[2]。

PCB 作为电子设备的重要组成部分，其设计合理与否直接影响设备的性能高低，严重时甚至会损坏电子设备[2]。

因此，对PCB 上的元器件进行热仿真分析就显得十分必要。

电子设备的热分析通常分为系统级、板级及封装级3个层次。

本文研究对象为某电子设备计算模块印制电路板，属于板级热分析的范畴[3-4]。

现首先建立某电子设备计算模块印制电路板的三维模型，然后依据热传学理论，使用有限元分析软件ANSYS Workbench 对三维模型进行热仿真分析，获得计算模块印制电路板的温度场，根据热分析结果为印制电路板的结构设计及布局提供参考。

1建立印制电路板的三维模型1.1模型的简化假设实际的计算模块印制电路板是由元器件和印制电路板基板组成，为了能够进行热分析，必须对PCB 结构进行合理简化，使其成为仿真分析模型[5]。

首先，对于PCB 上外形结构小的电阻、片式电容，由于其体积小、热容量小，产生的热量对整个PCB 的温度分布影响不大，在计算时可将其忽略。

大功率点焊逆变器热设计与仿真

44．焊接设备与材料．焊接技术第42卷筢19期垫!!篁!Q旦文章编号：1002—025X(2013)10-0044—04大功率点焊逆变器热设计与仿真易润华，冀春涛(南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063)摘要：对大功率点焊逆变器散热器进行初步设计的基础上，采用A N SY S软件进行了有限元分析。

讨论了散热器热仿真的方法和过程，以及影响散热器散热性能的因素。

结果表明：采用四路并列水道的散热器能满足大功率点焊逆变器散热的要求，通过改变散热器的水道形状和水的入口流速可以有效地降低散热器的热阻，获得好的散热效果，为散热器的优化设计提供了依据。

关键词：点焊逆变器；散热器；有限元分析中图分类号：T G409文献标志码：B当今逆变电源的发展趋向是大功率化、高可靠性和小型化…。

正因为如此，使得大功率点焊逆变器的功率密度不断提高。

高功率密度带来的高温对大多数电子元器件将产生严重的影响，它会导致电子元器件的失效，进而引起整个逆变器的失效。

因此热设计在整个逆变器的设计中占有重要的地位，传收稿日期：2013-03—14统的热设计先计算出散热器的允许热阻，再根据热阻选择相应的散热器，最后通过试验测出开关管的结温是否在允许范围内。

若不能满足要求，就要经历修改、再设计、再检验的反复过程，这样既浪费时间又浪费原材料。

显然这种传统的热设计方法已不能满足现代化生产的需求。

为了减少设计成本、提高产品的一次成功率。

改善电子产品的性能，热仿真技术越来越普遍的应用于电子设备的热分析过i!；；予{!绵也莽也科矫÷15尔出秘’5；乖也．謇延5不{竺尔@乖出石池尔也不也石池石沁不也希出乖出尜出乖出礴墩科吻斛矫出带出秘％姓芥出秘场过坏出乖出带场心钸出尔出带场挂绵北尔出秘场过希延坏表3电性能例试结果析[J]．无线电通信技术，2011，37(5)：28—30技术条件要求电压驻波比S≤1‘35承受15r ai n，500kW脉冲功率试验前S=I．25不打火试验后(低温)S=1．25不打火试验后(潮湿)S=I．26不打火试验后(高温)S=l28不打火3结论(1)高强度低温钎料选取配方合理，具有较高的强度、低温、耐热、良好的漫流性及填满间隙性能，其钎焊后能够得到力学性能良好地焊缝。

粒子激发X射线谱仪月夜生存装置的热设计和热仿真计算

张家宇，王焕玉，崔兴柱，彭文溪
（１．中国科学院高能研究所，北京１０００４９；２．中国科学院光电研究院，北京１０００９４）
摘
要：粒子激发Ｘ射线谱仪（ＡＰＸＳ）安装在月面巡视器外部，为了适应月夜时段月面长时间的低温环境，设
计了ＡＰＸＳ专用的月夜生存装置来保证仪器长时间低温环境下的存储温度要求。该装置采用放射性同位素加热单元（ＲＨＵ）作为热源，通过对ＡＰＸＳ散热面持续不断的辐射加热，实现仪器的低温存储温度要求。由热仿真计算结果可知，月夜时段ＡＰＸＳ的最低存储温度约为一１０３＂Ｃ，计算结果高于其能够承受的最低存储温度，并且ＡＰＸＳ热平
ｃａｎｂｅａｓｌｏｗａｓ一１８０ ℃ ．ａｎｄｄｕｒａｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅｕｐｔｏ１０ｄａｙｓ，ＳＯｔｈｅｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗｉｌｌｂｅｆａｃｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｉｎｍｏｏｎｌｉｇｈｔ．
衡试验校验了该热控设计的正确性。
关键词粒子激发ｘ射线谱仪；月夜生存装置；外热流；存储温度；热设计；热仿真计算
中图分类号：４２３．６文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１３２８（２０１４）０１０１－１５－０４
ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — １３２８．２０１４．０１．０１５

基于Flotherm的电子电路热仿真分析与研究（范本）

基于Flothe‎r m的电子电路热‎仿真分析与研究‎基于Flothe‎r m的电子电路热‎仿真分析与研究‎内容简介：‎摘要：‎在阐述电‎子设备热仿真分析‎重要性的同时，简‎单介绍了电子设备‎传热类型，并对热‎分析软件的基本理‎论进行解析。

介绍‎了热分析软件Fl‎o therm的功‎能特点及应用范围‎，并以教学机器人‎P CB控制板为研‎究对象，用Flo‎t herm软件对‎其电子电路进‎论文格式论文范‎文毕业论文‎摘要：‎在阐述电‎子设备热仿真分析‎重要性的同时，简‎单介绍了电子设备‎传热类型，并对热‎分析软件的基本理‎论进行解析。

介绍‎了热分析软件Fl‎o therm的功‎能特点及应用范围‎，并以教学机器人‎P CB控制板为研‎究对象，用Flo‎t herm软件对‎其电子电路进行热‎仿真分析，详细讲‎述了计算模型的建‎立、边界条件设置‎、网格划分、结果‎分析及优化处理等‎操作。

通过仿真分‎析数据与实验结果‎比较，发现热仿真‎分析存在一定误差‎，分析研究误差存‎在的主要因素，提‎出通过优化操作的‎方法减小误差，达‎到较高的热分析精‎度，满足使用需求‎。

关键词‎：‎机器人‎;热仿真分析;‎Flother‎m; 误差分析‎Thermal‎simulat‎i on anal‎s is for ‎E letroni‎iruit o‎n Flothe‎r mNIU ‎D ong?ke，‎JIN Xia‎o?i， ZHA‎N G Xiang‎?ei， ZHO‎U Qiang ‎Abstrat‎：Wh‎i le expo‎u nding t‎h e impor‎t ane of ‎t he ther‎m al simu‎l ationa‎n alsis f‎o r the e‎l etroni ‎e quipmen‎t， the h‎e at ondu‎t ion tpe‎s ofthe‎eletron‎i equipm‎e nts are‎introdu‎e d brief‎l and th‎e basi t‎h eorof ‎t hermal ‎a nalsis ‎s oftare ‎i s analz‎e d. The ‎f untions‎andapp‎l iation ‎r ange of‎thermal‎analsis‎softare‎Flother‎m arein‎t rodued.‎Taking ‎t he PCB ‎o ntrol b‎o ard of ‎t he teah‎i ng robo‎t asres‎e arh obj‎e ts， Flo‎t herm is‎used to‎do the ‎t hermal ‎s imulati‎o n anals‎i s for e‎l etroni ‎i ruit. T‎h e speif‎i operat‎i ons of ‎p uting m‎o del est‎a blishme‎n t， boun‎d ar ondi‎t ion set‎t ing， ma‎s hgener‎a tion， r‎e sult an‎a lsis an‎d optimi‎z ation p‎r oessing‎are ela‎b orated.‎A ertai‎n error ‎e xisting‎in the ‎t hermal ‎s imulati‎o n anals‎i s as fo‎u nd b on‎t rasting‎the exp‎e rimenta‎l result‎s ith th‎e simula‎t ion ana‎l sis dat‎a. The m‎a jor fat‎o rs that‎ause th‎eerror ‎a re anal‎z ed. The‎optimiz‎a tion pr‎o edures ‎a re prop‎o sedto ‎r edue th‎e error，‎reah th‎e high t‎h ermal a‎n alsis a‎u ra and ‎m eet the‎appliat‎i on requ‎i rements‎. Keord‎s：r‎o bot; th‎e rmal si‎m ulation‎analsis‎;Flothe‎r m; erro‎r analsi‎s 0 引言‎随着电子技术‎的迅猛发展，电子‎设备朝着使用环境‎多样化、设备小巧‎化等方向发展。

加固笔记本计算机热设计及热仿真分析

第34卷第1期机电产品开发与创新Vol.34,No.1 2021年1月Development&Innovation of M achinery&E lectrical P roducts J-n.,2021文章编号：1002-6673(2021)01-095-04加固笔记本计算机热设计及热仿真分析刘强，张建，袁强(中国兵器装备集团自动化研究所，四川绵阳621000)摘要：热设计是加固笔记本计算机的重要研究方向之一，本文主要介绍了一种基于热管和强迫对流综合散热方式，研制的加固笔记本计算机，利用CFD软件开展热仿真分析，为同类型的加固笔记本的设计提供较好的参考"关键词：加固笔记本计算机$热设计$热管$热仿真中图分类号：TP368.3文献标识码：A doi:10.3969/j.iss/.1002-6673.2021.01.031Thermal Design and Thermal Simulation Analysis of Rugged Laptop ComputerLIU Qiang,ZHANG Jian,YUAN Qiaag(Automation Research Institute Of China South Industries Group Corporation,Mianyang Sichuan621000, China) Abstract:Thermal design is an important research direction for rugged laptop.This article mainly introduces an integrated heat dissipation method which based on heat pipe and forced convection technology,and thermal simulation analysis of this rugged laptop will He executed by used CFD software.The method is expected to provide a reference for the same type of rugged laptop design.Keywords:Rugged laptop computer；Thermal design；Heat pipe；Thermal simulation analysis0引言随着笔记本计算机的岀现，计算机的使用环境由室内扩大到沙漠、高原、海洋、天空，为了应对恶劣的使用环境,加固笔记本计算机应运而生。

月基探测器热设计和计算机仿真

０引言
深空探测是指脱离地球引力场，入太阳系空问和宇宙进空间的探测，要包括月球探测、星及其卫星探测、星际主行行
像仪均位于卫星载荷舱内，环境得到了很大的改善，低热降
计算机工程与设计Ｃｍｕｒｎｉｅｎｄｅｇ２１，ｏ３，ｏ２８ｏｐｔＥｇｅｒｇｎＤｓｎｅｎｉａｉ０１Ｖ１２Ｎ．０３．６
月基探测器热设计和计算机仿真
李书胜，吴清文杨献伟，陈波。，
（．ＣａｇｈｎＩｓｉｔｆｔｓｉｅｃａｉｓｎｈｓｃ，Ｃｈｎｓａｅｆｃｅｃｓ１ｈｎｃｕｔｕｅｏＯｐｉ，ＦｎｈｎｃｄＰｙｉｓｎｔｃＭｅａｉｅｅＡｃｄｍｙｏＳｉｎｅ，Ｃｈｎｅｕ３０３ａｇｈｎ１０３，
一
１０￣１Ｃ－１２Ｃ．Ｔｈｅｕｔｏｔｅｓｍｕａｉｎｉｄｃｔａｅｔｅｍａｅｉｎｉａｏａｌ．０￣ｅｒｓｌｆｉｌｔｉａｅｔｔｈｒｌｓｇｒｓｎｂｅｓｈｏｎｈｔｈｄｓｅ
详细阐述了月基探测器的热设计方案。据月基探测器的结构和热控方案，ＩＡｆＭＧ软件中建立有限元模型，进行根在－ＳｒＤＥ并
பைடு நூலகம்
了计算机仿真分析。仿真分析结果表明，效载荷主体部分最大温度范围为一５５其余部分为．１＊～０＂，有４ ℃ ６ ℃，１０Ｃ１２（满足了热２

基于一体化均热板的模块设计与热仿真

基于一体化均热板的模块设计与热仿真摘要本文根据大功率密度、高集成度电子模块的特点，将一体化均热板集成于模块设计当中。

采用模块上下安装盖板形式，将数字电路板和射频母板分布在均热板的两侧，并且紧贴均热板上下表面安装。

在设计时，为不破坏均热板传热连续结构，所有螺孔均布置于安装凸台上，均热板上无任何穿孔破坏。

热仿真结果表明，基于一体化均热板的模块结构设计，所有芯片工作温度均满足使用要求。

关键词：大功率密度模块；热设计；一体化均热板0、前言随着电子设备的功率和集成度不断增加，散热问题遇到了前所未有的挑战。

电子元器件对温度的敏感性严重影响了它的可靠性和寿命。

据文献记载[1]，元器件的工作温度每上升10℃，它的使用寿命将会下降一半。

为了实现电子设备高性能、大功率和高可靠性、长寿命之间的平衡，必须在设计阶段就要考虑设备的散热问题。

一体化均热板具有结构形式多样，导热效率高的优点，目前已经成为解决电子设备散热的常用手段之一[2]。

文献[3]中使用了一个小型均热板，它很好地解决了高功率电子封装中的散热问题。

文献[4]优化设计了在某大功率功放模块中使用的均热板散热器，有效地解决大功率功放模块高热流密度导致的散热问题。

曹红[5]为了解决毫米波放大器芯片的散热问题，对功放腔体结构采用了一体化均热板的形式，有效地降低了功放芯片的工作温度。

本文将一体化均热板应用于大功率密度、高集成度电子模块中，采用上下盖板、双面分布热源的形式，很好地解决了数字电路板和射频母板上芯片热量集中的问题，仿真结果表明，各芯片都满足热设计需求，可为后续的大功率电子模块热设计提供指导。

1、模块的结构设计一体化均热板是一种将电子设备散热结构与模块支撑结构集成为一体的一种高效散热结构。

它的热沉通常分布在均热板的上下两侧，同传统的均热板一样，它是由壳体、吸液芯和蒸汽腔三部分组成。

均热板内部拥有相变传热工质，当设备在工作时，电子元器件发热，工质在蒸发端吸收热量并蒸发，蒸汽在压差的作用下流向冷凝端，蒸汽在冷凝端经过外部强制对流方式冷凝，冷凝端液体在毛细压力作用下重返蒸发端进行工作循环[6]。

DCDC电路散热设计与热仿真工具

DCDC电路散热设计与热仿真工具在电子设备中，DCDC电路是一种常用的电源转换器，具有高效率和稳定输出的特点。

然而，由于DCDC电路在工作过程中会产生大量的热量，散热问题成为电路设计中需要重点考虑的因素之一。

为了实现良好的散热效果，设计工程师们常常会借助热仿真工具来进行散热设计。

一、DCDC电路散热问题的分析DCDC电路在转换电源的同时，会通过功率开关元件进行电压调整，这些功率开关元件会产生一定的功率损耗，进而产生热量。

如果这些热量不能得到有效散热，就会导致元件温度升高，从而影响电路的稳定性和寿命。

散热问题主要与DCDC电路中的功率开关元件相关，通常包括MOSFET、IGBT等。

这些元件功率损耗大，并且常常需要通过散热片等散热结构来降低其温度。

因此，设计师需要通过热仿真工具对整个电路进行热分析，找到散热问题所在，并进行合理的热设计。

二、热仿真工具在DCDC电路散热设计中的应用热仿真工具是一种利用数值计算方法来模拟和分析热传导、热对流等热问题的工具。

在DCDC电路的散热设计中，热仿真工具可以帮助设计师预测散热效果，优化散热结构，提高电路的可靠性和性能。

1. 热仿真工具的选择在选择热仿真工具时，需要考虑其功能、易用性和准确性等因素。

目前市场上有许多商业和开源的热仿真软件，如ANSYS、FloTHERM、SolidWorks等。

设计师可以根据自己的需求和经验选择合适的热仿真工具。

2. 模型建立与参数设置在进行热仿真前，设计师需要将DCDC电路的几何结构和材料特性建立为模型，并设置相应的参数，如功率损耗、散热结构的材料、散热介质的热导率等。

这些参数的准确性对于散热仿真的结果影响较大。

3. 散热仿真与优化通过热仿真工具，设计师可以模拟DCDC电路在不同工作条件下的温度分布和热流分布。

根据仿真结果，设计师可以判断哪些部分的温度较高，并进行相应的散热结构优化。

例如，在散热片的形状和材料选择上进行优化，改善整个电路的散热效果。

Pcb热设计原则

千里之行，始于足下。

Pcb热设计原则PCB热设计原则是指在PCB设计中，要考虑和应用一系列的热设计原理和方法，以保证电路板正常工作并且能够有效地散热。

下面是PCB热设计的一些原则：1. 热传导：在PCB设计中，要充分考虑金属层、铜层和其他散热材料的导热性能，选择合适的材料和厚度，以提高热传导效率，削减热阻。

2. 留意散热：要设计合适的散热系统，包括散热器、风扇或者其他散热设备，以保持电路板的工作温度在平安范围内。

3. 导热通孔：在PCB设计中，要合理布置导热通孔，以增加热传导力量。

通孔的布置应考虑到热量的传导路径，避开热量在PCB板内积聚。

4. 热量分别：要依据电路板的热源来进行合理的分别设计，避开热量相互干扰。

对于高功率和高热量元件，应进行独立散热设计。

5. 风道设计：对于需要使用风扇散热的电路板，要合理设计风道，优化气流流淌，提高散热效果。

6. 热缩把握：在PCB设计中要留意热缩效应对电路板的影响，避开由于温度变化引起的电路板变形和热量不均匀。

7. 热量分布分析：要对电路板进行热量分布分析，确定热量集中区域，依据热量分布状况进行合理的散热设计。

第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。

8. 材料选择：在PCB设计中，要选择具有良好散热性能的材料，包括金属材料、散热胶和其他散热材料，以提高散热效果。

9. 温度监测：要在PCB设计中加入温度监测电路，准时了解电路板的温度状况，避开温度过高导致电路板损坏。

10. 热模拟仿真：在PCB设计之前，可以使用热模拟仿真软件对电路板进行热模拟分析，从而指导散热设计。

总之，PCB热设计原则主要是通过合理选择材料、布局导热通孔、考虑热量分别和风道设计等措施，以优化电路板的热传导和散热性能，保证电路板正常工作并且牢靠地散热。