Icepak在电子设备热设计中的应用
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关键 词 ： ｌ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ ： 热 设计 ： 热 仿 真
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ｌ 给ｆ ｎ ｒ堪 ： ． ｒ ｌ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ（ 文线 ） 和传统 没计 （ 虚线 ） 的两种 产 品开
发模式的比较 产＾ ＾ Ｊ ＿ Ｆ 发人员通过 Ｐ ｒ ｄ Ｅ等大型三维 Ｃ Ａ Ｄ ｝ ｌ 软件进
和电路板底 ｒ ｆ 『 靠的大 积接触， 增强兀器什对Ｌ 乜 路板的传导效率． ． 为了验 热设计的 彳 『 性 ，利Ｊ ｝ ｊ Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软什刈该电予没胬进仃 ｙ － 热仿真， 维模划与仿真模 ２ 所爪 ．
图 １两 种 开发 模 式 的 比较
２ 电ｆ 没备的散热办 法 ２ ． １ 传导 传 导足 ｍ ｊ ： 动 能从 一个分 子转 移到， ｊ 一 个分 子而 引起 的热传 递 。
行Ｊ 的 维设 计， 进 产 品的虚拟样 机 ， 基于 ｌ ｅ ｅ ｐ ａ ｋ的产品 没计用 在 虚拟样机 Ｉ ： 的仿 真替代 ｒ 在物理样 机 的测 试 ，这样 能够减 少甚 至取
消物删样机的制造 ， 大幅度地缩短研发流程， 降低研发费用 ． 提高设计 质量 Ｉ 天 Ｉ 此特 别适 合 — Ｆ 物理 样机制造周 期长 、 费川 昂贵 的复杂产品 的歼
发
以及速度 、 温度 、 力的最人值 等． ． ４热仿真实 例 某 电 子设备为航 人设 备 ， 庸川 环境 为 ｎ ， ｌ 境 温 ６ ０ ： ， 机 衔 材 料为 ２ Ａｌ ２ 合金 ， 机箱 内 ９ 块｝ 乜 路饭， 总 功率 为 Ｉ ２ ． ９ ８ Ｗ 采川 的 敞 热力 ℃ 为传导 和辅射 ． 具体力 法为： （ Ｉ ） 机 柑 化 为 色， 以便 提 辅 ｆ 日 ｌ ｆ 换 热 系数 ； （ ２ ） 尽可能减 少辅射 的遮蔽 ， 以提“ 时敞热效 ； （ ３ ） 机先 侧Ｉ ｆ 【 ｆ 开减轻 槽 ， 增加 侧表 面积 ， 肌 强 射 敞热 ； （ ４ ） 电路板 【 没汁冷 板， 元器 件通过 冷板 电路 板 ｝ 乜 装 …起 ， ｊ ｆ 珏 过 冷板 增加 敞热 ， 将 热 量快速传 导至机箱 ； （ ５ ） 元 什底 及侧 』 Ｊ 』 ｌ 涂 热胶 ， 使 厄器件
科 技 创 新
２ ０ １ ４ 年 第２ ３ 期Ｉ 科技创新与应用
Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ在 电子设备热设 计 中的应用
于德 江 李 振 超 王 欢
（ 中 国电子 科 技 集 团公 司第 二 十 七研 究 所 ， 河南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ４ ７ ）
摘 要： 文章 明确 了热设 计 在 产品设 计 过 程 中的重 要 性 ， 介 绍 了电子 设 备散 热 的 若 干 方 法 ； 对热 分析 软 件 用范 围 以及仿 真 步骤 进 行 了介 绍 ， 并利 用 ｌ ｅ ｅ ｐ ａ ｋ 软 件 进 行 了 实例仿 真 。
垫、 接触 压力均匀等 监测 线 如 ３ 所， ｊ ｊ 。 ２ ． ２对流 对流是 体 农 和流体表 呵间传 热的主 要方式 。对 流分 为 自由对 流祠 Ｊ 强 迫埘＿ ｝ ｊ ｝ ｃ ， 足电了 设 备 遍采川 的 一种散热 方式 。 产ｔ 协设 计中提钊 的风 冷散热和水冷 敞热部属于 埘流散热方式 ． ． ２ ． ３ 射 辐射 是 真 ， ｝ ｌ 进 传 热 的啦一 方式 ， 它是 量子 从热体 （ 辐射 体 ） 剑冷体 （ 吸收体 ） 的转移 提 高辅射 散热 的方法有 ： 提高冷体 的黑度 、 增大 辅射 体 冷体之Ｍ 的角系数 、 增 大辆射面积等 。 ３ Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软件 介 ３ ． １ 功能 及特 ｔ 囊 Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软件足 ０、 的 、 ｒ 程 师的 电子 产品热控 分析软件 ， ＿ ｎ 丁 以 解决 各种／ ｆ 旧类型 ； ｌ ｆ ｕ 度 的热 流耦合 仿真 问题 ，在航空 和航天 电子 没 图 ３热分析收敛 曲线和温度监 测曲线 备、 通汛、 汽乍、 电气 、 电源 没备 、 通用 电器及家 电等 诸多领域得 到广泛应 利用 ｌ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 后处理功能查看ｔ ｔ 贷： 结果．最离温Ｊ 芟 ｝ Ｉ ｊ 现 机辅 某 川 电源 板 Ｉ ， 为７ ９ ４ ， 满 足 器件需 川 温度 范 ， 温 度分 云 『 鬈 Ｉ ４所 ｌ ｃ ＇ ｅ ｐ ａ ｋ 彳 『 以卜 技术 特点 ： （ １ ） 建模 快速 ， 具有 多种模 直接 接 口 、 示 。通过 仓看结 果 ． 陔电子设 箭 的热 没计合 ＿ 『 ｉ 『 行． 能 够满 址ｊ １ 境 他川 现成 的模 库 、 各种形状 的儿何模 （ ２ ） ｎ动 网格 牛成 ， 采用非结构 化 要求 。
传导可以存 体 、 液体或气体巾发生， 它是在不透明固体中发生传热的 图 ２某电子设备 三维模型及 仿真模型 唯…形式 对于电了设备， 传导是一种非常重要的传热方式。 模型 建立完成 ，设置好 汁锋 域 ，＂定 Ｚ． ￣ ｆ － 材料特性 ｆ １ ｌ 边 界条什 利ｊ ｝ ｊ 传 导进 行 敞热 的方 法有 ： 增大 接触 面积 、 选择 导热 系数 大的 材料 、 后， 对 陔电子 设 备进仃 网格 划分 、 整个模 』 乓 划分 ５ ５ ９ １ ７ ９个 无网格 ． 缩短 热流通 路 、 提 高接 触 面的表面质 黛 、在接 触面填导 热脂或加 导热 ３ ６ ７ ５ ３ ２ 个节点。没定好监洲点干 ¨ 迭代次数， ） １ ： 始汁算， 收敛 『 ¨ １ 线ｆ １ 】 温度
网格技术， 支持 ｑ 面体 、 ｍ甑 体、 六 体 、 体以及混合网格类 。（ ３ ） 广
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和电路板底 ｒ ｆ 『 靠的大 积接触， 增强兀器什对Ｌ 乜 路板的传导效率． ． 为了验 热设计的 彳 『 性 ，利Ｊ ｝ ｊ Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软什刈该电予没胬进仃 ｙ － 热仿真， 维模划与仿真模 ２ 所爪 ．
图 １两 种 开发 模 式 的 比较
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发
以及速度 、 温度 、 力的最人值 等． ． ４热仿真实 例 某 电 子设备为航 人设 备 ， 庸川 环境 为 ｎ ， ｌ 境 温 ６ ０ ： ， 机 衔 材 料为 ２ Ａｌ ２ 合金 ， 机箱 内 ９ 块｝ 乜 路饭， 总 功率 为 Ｉ ２ ． ９ ８ Ｗ 采川 的 敞 热力 ℃ 为传导 和辅射 ． 具体力 法为： （ Ｉ ） 机 柑 化 为 色， 以便 提 辅 ｆ 日 ｌ ｆ 换 热 系数 ； （ ２ ） 尽可能减 少辅射 的遮蔽 ， 以提“ 时敞热效 ； （ ３ ） 机先 侧Ｉ ｆ 【 ｆ 开减轻 槽 ， 增加 侧表 面积 ， 肌 强 射 敞热 ； （ ４ ） 电路板 【 没汁冷 板， 元器 件通过 冷板 电路 板 ｝ 乜 装 …起 ， ｊ ｆ 珏 过 冷板 增加 敞热 ， 将 热 量快速传 导至机箱 ； （ ５ ） 元 什底 及侧 』 Ｊ 』 ｌ 涂 热胶 ， 使 厄器件
科 技 创 新
２ ０ １ ４ 年 第２ ３ 期Ｉ 科技创新与应用
Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ在 电子设备热设 计 中的应用
于德 江 李 振 超 王 欢
（ 中 国电子 科 技 集 团公 司第 二 十 七研 究 所 ， 河南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ４ ７ ）
摘 要： 文章 明确 了热设 计 在 产品设 计 过 程 中的重 要 性 ， 介 绍 了电子 设 备散 热 的 若 干 方 法 ； 对热 分析 软 件 用范 围 以及仿 真 步骤 进 行 了介 绍 ， 并利 用 ｌ ｅ ｅ ｐ ａ ｋ 软 件 进 行 了 实例仿 真 。
垫、 接触 压力均匀等 监测 线 如 ３ 所， ｊ ｊ 。 ２ ． ２对流 对流是 体 农 和流体表 呵间传 热的主 要方式 。对 流分 为 自由对 流祠 Ｊ 强 迫埘＿ ｝ ｊ ｝ ｃ ， 足电了 设 备 遍采川 的 一种散热 方式 。 产ｔ 协设 计中提钊 的风 冷散热和水冷 敞热部属于 埘流散热方式 ． ． ２ ． ３ 射 辐射 是 真 ， ｝ ｌ 进 传 热 的啦一 方式 ， 它是 量子 从热体 （ 辐射 体 ） 剑冷体 （ 吸收体 ） 的转移 提 高辅射 散热 的方法有 ： 提高冷体 的黑度 、 增大 辅射 体 冷体之Ｍ 的角系数 、 增 大辆射面积等 。 ３ Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软件 介 ３ ． １ 功能 及特 ｔ 囊 Ｉ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 软件足 ０、 的 、 ｒ 程 师的 电子 产品热控 分析软件 ， ＿ ｎ 丁 以 解决 各种／ ｆ 旧类型 ； ｌ ｆ ｕ 度 的热 流耦合 仿真 问题 ，在航空 和航天 电子 没 图 ３热分析收敛 曲线和温度监 测曲线 备、 通汛、 汽乍、 电气 、 电源 没备 、 通用 电器及家 电等 诸多领域得 到广泛应 利用 ｌ ｃ ｅ ｐ ａ ｋ 后处理功能查看ｔ ｔ 贷： 结果．最离温Ｊ 芟 ｝ Ｉ ｊ 现 机辅 某 川 电源 板 Ｉ ， 为７ ９ ４ ， 满 足 器件需 川 温度 范 ， 温 度分 云 『 鬈 Ｉ ４所 ｌ ｃ ＇ ｅ ｐ ａ ｋ 彳 『 以卜 技术 特点 ： （ １ ） 建模 快速 ， 具有 多种模 直接 接 口 、 示 。通过 仓看结 果 ． 陔电子设 箭 的热 没计合 ＿ 『 ｉ 『 行． 能 够满 址ｊ １ 境 他川 现成 的模 库 、 各种形状 的儿何模 （ ２ ） ｎ动 网格 牛成 ， 采用非结构 化 要求 。
传导可以存 体 、 液体或气体巾发生， 它是在不透明固体中发生传热的 图 ２某电子设备 三维模型及 仿真模型 唯…形式 对于电了设备， 传导是一种非常重要的传热方式。 模型 建立完成 ，设置好 汁锋 域 ，＂定 Ｚ． ￣ ｆ － 材料特性 ｆ １ ｌ 边 界条什 利ｊ ｝ ｊ 传 导进 行 敞热 的方 法有 ： 增大 接触 面积 、 选择 导热 系数 大的 材料 、 后， 对 陔电子 设 备进仃 网格 划分 、 整个模 』 乓 划分 ５ ５ ９ １ ７ ９个 无网格 ． 缩短 热流通 路 、 提 高接 触 面的表面质 黛 、在接 触面填导 热脂或加 导热 ３ ６ ７ ５ ３ ２ 个节点。没定好监洲点干 ¨ 迭代次数， ） １ ： 始汁算， 收敛 『 ¨ １ 线ｆ １ 】 温度
网格技术， 支持 ｑ 面体 、 ｍ甑 体、 六 体 、 体以及混合网格类 。（ ３ ） 广