第十讲 - 电子散热基础共27页文档
散热知识详解
散热知识详解目录热传递的原理与基本方式 (3)散热方式 (4)风冷 (4)液冷 (4)热管 (5)半导体制冷 (5)化学制冷 (5)第一、材质的选择 (5)纯铝散热器 (5)纯铜散热器 (6)铜铝结合技术 (6)第二、制作工艺 (6)1.底座的制作工艺 (6)拉丝工艺（研磨） (6)盘铣工艺（切削） (6)数控机床 (7)其它工艺 (7)2.常见的铜铝结合工艺 (7)扦焊 (7)贴片、螺丝锁合 (7)塞铜嵌铜 (7)3.散热器的加工成型技术 (8)铝挤压技术（Extruded） (8)铝压铸技术 (8)可挠性制程 (9)锻造制程 (9)刨床、切削工艺 (9)精密切割技术 (10)扩展结合工艺 (10)折叶（Fold FIN）技术 (10)压固法 (10)第三、风扇 (10)1.风量 (11)风量和风压 (11)风扇转速 (11)2.风扇噪音 (11)(1) 振动 (12)(2) 风噪 (12)(3) 异音 (12)3.风扇的使用寿命 (12)4.散热风扇的送风形式 (13)轴流风机 (13)离心风机 (13)其它改进风道的设计 (13)5.风扇的叶片 (13)叶片形状 (14)6.风扇的轴承 (14)含油轴承 (14)滚珠轴承 (14)单滚珠轴承 (14)双滚珠轴承 (15)来福轴承 (15)HYPRO轴承 (15)液压轴承 (15)纳米轴承 (15)第四、热管 (16)热管散热简介 (16)热管散热基础知识 (16)热管散热的适用范围 (16)热管散热的原理 (17)热管散热技术解析 (17)散热器材质的比热 (18)散热器与环境的热交换 (19)对作大功率LED照明的朋友，应该有一定的帮助。
热传递的原理与基本方式学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：第一传导：（Conduction）物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。
电子散热设计基础理论
电子散热设计基础理论内容第一节 概述 1 第二节 热传导 1 第三节 热辐射7 第四节 热对流8 第五节 影响对流换热的因素11 5．1 流体运动产生的原因5．2 流动状态的影响5．3 流体物性的影响5．4 温度因素的影响5．5 几何因素的影响5．6 其他第六节 复合换热20 第七节 模拟分析软件ICEPAK在传热设计中的应用 22附件1，ICEPAK在传热设计中的应用举例电子散热设计基础理论第一节 概 述传热现象在自然界普遍存在，有温差的地方就会有热量传递发生。
具体到在工程技术领域中，掌握传热体系内的传热量和温度分布最具有实际意义。
一般来说，对于无内热源的稳定传热过程，传热量（Q 或q ）和传热温差⊿t 的关系可表示为下列一般形式：Q=qF=⊿t/ R W 或 q=Q/F=⊿t/r W/m 2式中Q 亦称热流量。
q 亦称热流率或热流密度，⊿t[℃]亦称传热推动力，F[m 2]为传热面积，R[℃/W]为热阻，r =RF[m 2. ℃/W]称单位面积热阻.传热的基本方式有传导、辐射和对流三种，但实际换热过程往往是以一种形式为主的复合换热方式。
下面，结合实践经验，对这几种理论分别加以阐述。
第二节 热 传 导同一物体内部或互相接触的物体之间，当温度 不同但没有相对的宏观位移时的传热方式叫热传导 或导热。
微观来看，气体导热基于分子或原子的彼 此碰撞；液体和非导电固体导热的机理是分子或原 子振动产生的弹性波作用；而金属导热则主要靠自由电子的扩散传播能量[s] 。
其微观现象如（图2-1） 热源 所示， 从图中可以看出，热传导是热量从高温部分（图示最红色）往低温部分均匀传递，温度随之降低。
图2-1 热传导微观示意图导热的基本规律是付立叶（J.B.J.Fourier ）定律：式中 代表等温面法向温度梯度，k[W/m ℃]为导热系数，代表物质的导热能力，各类物质的k 值查附录1~8，一般情况下大致为：气体 0.01~0.6 W/m. ℃; 液体 0.01~0.7 W/m. ℃; 非导电固体 0.02~3.0 W/m. ℃; 金属 15~420 W/m. ℃; 绝热材料 <0.23 W/m. ℃;同一物质的k 值并非常量,通常受温度影响较大,但也与纯度、湿度和压力等有关。
EFD培训 第10讲 - 电子散热基础
200
.
电方面效应 “焦耳加热”
(EL 电子模块)
• • • • 导电体中稳态直流电。 焦耳加热的影响 R*I²会自动进行计 算，并且可以包括在热交换计算中。 材料的电阻可以使各向同性、各向异 性和随温度变化。 只能在导电固体中计算电压和电流， 也就是金属和含有金属的材料。
– 绝缘材料，半导体，流体和空的区域 不参与至焦耳加热的计算中。
206
.
EDB: TEC 制造商库
(EL 模块)
• 支持 Marlow 和 Melcor 的产 品。
207
.
EDB:电子固体材料库
(EL 模块)
• 升级分类，包含了电子领域常 用的材料。 • 包含了所有合金、陶瓷、玻璃 、矿石、压层板、金属、聚合 体和半导体等材料特性。 • 对于常用的 IC 封装，包括了 一个 one-resistor 库。
194
.
• 其它 (逻辑) 封装 – Level 0: 具有均匀热导率的块 – k=5 to 20 W/m K – 表征外壳温度 • Level 1: 2-Resistor 简化模型 – 如果你认可 datasheets 中的数据 – 注意：只有在热量主要是向 PCB 板或芯片封装上 部传递时，2R 模型的概念才是正确的。在差不多 一半的情况下是不够精确的。
• 升级 Flow Analysis 菜单
• 新的工具栏
• 升级 Engineering Database
199
.
打孔板
(EL 模块)
• 这一简化模型可以用于描述具有大量 小孔的薄板。不需要进行网格划分， 只需直接描述孔的特征。 • 可以在其上定义边界条件，例如环境 压力条件或已定义的风扇。 • 通过设置 Free Area Ratio 、孔的形 状（圆形、矩形、多边形）和尺寸可 以定义打孔板。 • 自动计算压降损失系数 （Pressure drop coefficient）。
散热原理(图文并茂)
散热原理——功耗与热阻随着处理器发热量的不断提高，很多有助于散热的新兴技术也飞速发展。
如果要深入了解一款散热器的性能必须了解其原理，针对目前主流散热器所采用的技术，驱动之家评测室分门别类，为您带来散热专题之原理篇，带您走进散热器的奥妙世界。
功耗是CPU最为重要的参数之一。
其主要包括TDP和处理器功耗TDP是反应一颗处理器热量释放的指标。
TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文直译是“热量设计功耗”。
TDP功耗是处理器的基本物理指标。
它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位未W。
单颗处理器的TDP值是固定的，而散热器必须保证在处理器TDP最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围之内。
处理器的功耗：是处理器最基本的电气性能指标。
根据电路的基本原理，功率（P）＝电流（A）×电压（V）。
所以，处理器的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。
处理器的峰值功耗：处理器的核心电压与核心电流时刻都处于变化之中，这样处理器的功耗也在变化之中。
在散热措施正常的情况下（即处理器的温度始终处于设计范围之内），处理器负荷最高的时刻，其核心电压与核心电流都达到最高值，此时电压与电流的乘积便是处理器的峰值功耗。
处理器的功耗与TDP 两者的关系可以用下面公式概括：处理器的功耗＝实际消耗功耗＋TDP实际消耗功耗是处理器各个功能单元正常工作消耗的电能，TDP是电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。
从这个等式我们可以得出这样的结论：TDP并不等于是处理器的功耗，TDP要小于处理器的功耗。
虽然都是处理器的基本物理指标，但处理器功耗与TDP对应的硬件完全不同：与处理器功耗直接相关的是主板，主板的处理器供电模块必须具备足够的电流输出能力才能保证处理器稳定工作；而TDP数值很大，单靠处理器自身是无法完全排除的，因此这部分热能需要借助主动散热器进行吸收，散热器若设计无法达到处理器的要求，那么硅晶体就会因温度过高而损毁。
LED散热基础培训教程-(多场景)
LED散热基础培训教程一、引言LED（LightEmittingDiode）作为一种新型的绿色光源，具有节能、环保、寿命长等优点，已广泛应用于照明、显示屏、指示等领域。
然而，LED在工作过程中会产生热量，若不能有效地散发这些热量，将会影响LED的光效、寿命和稳定性。
因此，LED散热技术的研究和应用至关重要。
本教程将介绍LED散热的基础知识，帮助读者了解LED散热原理和散热材料，提高LED产品的散热性能。
二、LED散热原理1.热传导：热传导是指热量从高温区域传递到低温区域的过程。
在LED中，热量通过材料（如基板、散热器等）的分子振动传递。
提高材料的热导率有利于提高散热性能。
2.对流：对流是指流体（如空气、水等）在温度差的作用下，热量通过流体流动传递的过程。
在LED散热中，空气对流是一种常见的散热方式。
通过优化散热器的设计，可以提高空气对流的效率。
3.辐射：辐射是指物体表面以电磁波的形式向外界传递热量的过程。
在LED散热中，辐射散热主要发生在LED器件表面与周围环境之间。
增加散热器表面积可以提高辐射散热效果。
三、LED散热材料1.散热基板：散热基板是LED散热系统的核心部件，其作用是将LED产生的热量迅速传递到散热器。
常用的散热基板材料有铝、铜、陶瓷等。
其中，陶瓷基板具有热导率高、热膨胀系数低等优点，适用于高功率LED。
2.散热器：散热器是LED散热系统的重要组成部分，其作用是增大散热面积，提高散热效率。
散热器材料有铝、铜、石墨等。
散热器的设计应考虑空气对流的优化，如增加鳍片、采用热管等技术。
3.热界面材料：热界面材料（TIM）填充在散热基板和散热器之间，降低两者之间的接触热阻。
常用的热界面材料有导热硅脂、相变材料等。
选择合适的热界面材料对提高LED散热性能具有重要意义。
四、LED散热设计1.散热器设计：散热器的设计应考虑散热面积、空气对流等因素。
增加散热器的鳍片数量、优化鳍片形状和分布可以提高散热效率。
散热基础知识
热参数热参数电子组件热管理技术中最常用也是重要的评量参考是热阻（thermal resistance），以IC封装而言，最重要的参数是由芯片接面到固定位置的热阻，其定义如下：热阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj为接面位置的温度，Tx为热传到某点位置的温度，P为输入的发热功率。
热阻大表示热不容易传递，因此组件所产生的温度就比较高，由热阻可以判断及预测组件的发热状况。
早期的电子热传工业标准主要是SEMI标准，该标准定义了IC封装在自然对流、风洞及无限平板的测试环境下的测试标准。
自1990年之后，JEDEC JC51委员会邀集厂商及专家开始发展新的热传工业标准，针对热管理方面提出多项的标准，其中包含了已出版的部分、已提出的部分建议提出的部分，热管理相关标准整理成如图一之表格分布。
和SEMI标准相比，虽然基本量测方式及原理相同，但内容更为完整，另外也针对一些定义做更清楚的说明。
SEMI的标准中定义了两种热阻值，即θja及θjc，其中θja是量测在自然对流或强制对流条件下从芯片接面到大气中的热阻，如图二（a）所示。
由于量测是在标准规范的条件下去做，因此对于不同的基板设计以及环境条件就会有不同的结果，此值可用于比较封装散热的容易与否，用于定性的比较，θjc是指热由芯片接面传到IC封装外壳的热阻，如图二（b），在量测时需接触一等温面。
该值主要是用于评估散热片的性能。
和θ之定义类似，但不同之处是Ψ是指在大部分的热量传递的状况下，而θ是指全部的热量传递。
在实际的电子系统散热时，热会由封装的上下甚至周围传出，而不一定会由单一方向传递，因此Ψ之定义比较符合实际系统的量测状况。
Ψjt是指部分的热由芯片接面传到封装上方外壳，如图二（d）所示，该定义可用于实际系统产品由IC封装外表面温度预测芯片接面温度。
Ψjb和Θjb类似，但是是指在自然对流以及风洞环境下由芯片接面传到下方测试板部分热传时所产生的热阻，可用于由板温去预测接面温度。
LED散热基础培训教程课件
热对流换热系数表
二. 常见的散热方式和相应的理论计算方法
2.4 散热热阻
三. LED光源热设计的相关信息
四.灯具散热设计注意事项
五. 灯具热测试的几个重要条件
六. 散热技术
七. LED热量管理
在固态照明行业， LED 在亮度方面处于领先地位，它提供 可回流焊设计，从而更加便于使用和热量管理。采用 LED 的照明应用不仅使光输出最大化，而且提高了设计灵活性， 同时将对环境的影响降到最低。
决定所需散热片的尺寸规格和种类的总体设计，目标就是 计算出散热片最大热阻值(Rth h-a)，该热阻值将能够使接 合点温度保持低于最恶劣工作环境下的最大值。
例1 ：散热片的热阻 在本例中，6个白色Xlamp 7090 LED被应用于最高外部环
境温度达55°C的情形中。假设在本例中，典型正向电压 为3.25V,驱动电流为350mA，且电源在固定装置的外面，那 么LED所消耗的总功率为：
释放功率
由LED（Pd）所释放的总功率等于LED驱动电压(Vf )和驱 动电流(If ) 的乘积。
接合点温度
LED接合点的温度 (Tj)是外部环境温度(Ta) 与释放功率和结 点与外部环境热阻之乘积的和。
Tj = Ta + (Rth j-a x Pd)
在大多数情况下，高功率LED将被安装在金属核心印刷电 路板（PCB）上，该板会和一个散热片相连接。热量通过 传导方式从LED接合点流经PCB，到达散热片。散热片通 过对流方式将热量散发到外部环境中去。在大多数LED应 用中，与LED接合点和导热板之间，以及导热板到外界环 境之间相比，LED和PCB和/或散热片之间的接触热阻还是 相对较小的。
Ptotal = 6 x 0.350 A x 3.25 V = 6.825 W
电子设备散热基础知识_昂纳(行业相关)
熱對流
熱輻射
Heat sink PCB 熱對流
CPU
熱傳導 熱傳導 熱輻射
特备参考
Page3
1.热传导（ Heat Conduction ）
导热过程中传递的热量按照Fourier导热 定律计算： Q=λA(Th-Tc)/x
其中： A 为与热量传递方向垂直的面积，单位为m2; Th 与Tc 分别为高温与低温面的温度， x为两个面之间的距离，单位为m。 λ为材料的导热系数，单位为W/(m℃）
Thermal conductivity (W/m*K)
1000 406.0 385.0 314 109.0 205.0 79.5 50.2 34.7
8.3 1.6 0.8 0.8 0.6 0.08
Material
Fiberglass Brick,insulating Brick, red Cork board Wool felt Rock wool Polystyrene Polyurethane Wood Air at 0°C Helium (20°C) Hydrogen(20°C) Nitrogen(20°C) Oxygen(20°C) Silica aerogel
k (insulation) = 0.20 W/m-C k (wood) = 0.80 W/m-C
q= kA dT /L
Across insulation:
qins = (0.20)(40)(25 - T)/0 T
(2)
Across wood:
qwood = (0.80)(40)(T - 4)/0.019 = 1684.2 T - 6736.8
Heat is like a fluid: whatever flows through the
(优选)电子设备散热基础知识昂纳.
磨光的铝表面的黑度为0.04, 氧化的铝表面的黑度为0.3， 油漆表面的黑度达到0.8， 雪的黑度为0.8。
塑料外壳表面喷漆，PWB表面会涂敷绿油，表面黑度都可以达到0.8，这些 都有利于辐射散热。对于电子设备金属外壳，常可以进行一些表面处理来提高黑 度，强化散热，例如表面阳极氧化处理，喷砂等。
黑度（Emissivity ）
CPU
熱傳導 熱傳導 熱輻射
1.热传导（ Heat Conduction ）
导热过程中传递的热量按照Fourier导热 定律计算： Q=λA(Th-Tc)/x
其中： A 为与热量传递方向垂直的面积，单位为m2; Th 与Tc 分别为高温与低温面的温度， x为两个面之间的距离，单位为m。 λ为材料的导热系数，单位为W/(m℃）
导热系数（ Thermal Conductivity ）
Material
Diamond Silver Copper Gold Brass Aluminum Iron Steel Lead Mercury Ice Glass Concrete Water at 20°C Asbestos
Thermal conductivity (W/m*K)
1000 406.0 385.0 314 109.0 205.0 79.5 50.2 34.7
8.3 1.6 0.8 0.8 0.6 0.08
Material
Fiberglass Brick,insulating Brick, red Cork board Wool felt Rock wool Polystyrene Polyurethane Wood Air at 0°C Helium (20°C) Hydrogen(20°C) Nitrogen(20°C) Oxygen(20°C) Silica aerogel
电源管理：散热方法大汇总-基础电子
电源管理：散热方法大汇总-基础电子当电气工程师提到“电源管理”这个词时，大多数人会想到各种具有转换器、稳压器和其他功率处理以及功率转换功能的直流电源。
但是，电源管理远不止这些功能。
由于效率不够，所有电源都会发热并且所有组件都必须散热。
因此，电源管理也涉及热管理，尤其是电源相关功能的散热会如何影响散热设计与热量累积。
此外，即使组件和系统都在规格范围内持续工作，随着组件参数漂移，温度的增加也会引起性能的变化。
就算不是全盘崩溃，也会导致终的系统故障。
热量还会缩短组件寿命，进而缩短平均故障间隔时间，这也是保证长期可靠性需要考虑的因素。
有两个关于热管理的观点，设计人员必须了解：●“微观”问题，单个组件由于发热过多而处于过热危险中，但系统的其余部分（及其外壳）温度在可接受范围内。
●“宏观”问题，由于多个的热量累积而导致整个系统温度过高。
一个设计挑战是确定热管理问题有多少属于微观，多少属于宏观，以及微观问题与宏观问题的关联程度。
很显然，一个高温组件-甚至温度超过了其允许的极限-将会导致整个系统升温，但这不一定意味着整个系统都很热。
但是，这意味着必须设法管理并减少该组件多余的热量。
在讨论热管理和使用诸如“散热”或“排热”等词时始终要牢记的一个问题是：这些热量要散到哪里去？愤世嫉俗的人可能会说，设计师就是以邻为壑，找到一个地方散热，把自己的问题变成别人的问题。
虽然这个观点的确有点愤世嫉俗，但也有一定的道理。
问题是要把热量发散到较冷的地方，以免对系统产生不利影响。
这个地方可以是系统和机箱的相邻部分，也可以完全在机箱外部（仅当外部比内部温度低时才有可能）。
另外还要记住热力学的一个定律：除非使用某种主动泵送机械，否则热量只会从高温位置向低温位置传递。
热管理解决方案热管理遵循物理学基本原理。
在制冷模式下，热传导有三种方式：辐射、传导和对流(图1)热传递有三种机制，特定情况下经常是三种机制一起使用，只是使用程度不同（资料：Kmecfiunit/CC BY-SA 4.0）简单的说法是：● 辐射是指用电磁辐射（主要是红外线）带走热量，这种热传递可以发生在真空中。
LED散热基础培训教程课件
1.3热辐射 在所有具有温度的表面上，都在以电磁波的形式在发射能 量，此过程为热辐射。
热对流换热系数表
二. 常见的散热方式和相应的理论计算方法
2.4 散热热阻
三. LED光源热设计的相关信息
四.灯具散热设计注意事项
LED灯具热传递方式
热传递的三种基本方式为：传导、对流和辐射，热管理也 从这三方面入手，分为瞬态分析和稳态分析。散热器的主 要传递途径为传导和对流散热，自然对流下的辐射散热也 是不容忽视的。
一. 热学基本概念ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.1 热传导 在静态介质中存在温度差时，不论介质是固体还是液体，
介质中都会发生传热。此过程为热传导。热传导是因存在 温差而发生的能量的转移。
Tj = Ta + (Rth j-a x Pd)
在大多数情况下，高功率LED将被安装在金属核心印刷电 路板（PCB）上，该板会和一个散热片相连接。热量通过 传导方式从LED接合点流经PCB，到达散热片。散热片通 过对流方式将热量散发到外部环境中去。在大多数LED应 用中，与LED接合点和导热板之间，以及导热板到外界环 境之间相比，LED和PCB和/或散热片之间的接触热阻还是 相对较小的。
决定所需散热片的尺寸规格和种类的总体设计，目标就是 计算出散热片最大热阻值(Rth h-a)，该热阻值将能够使接 合点温度保持低于最恶劣工作环境下的最大值。
例1 ：散热片的热阻 在本例中，6个白色Xlamp 7090 LED被应用于最高外部环
境温度达55°C的情形中。假设在本例中，典型正向电压 为3.25V,驱动电流为350mA，且电源在固定装置的外面， 那么LED所消耗的总功率为：
器件的温升与散热PPT课件
所采取的散热方式，应能保证半导体材料的结热阻Rθjc小于1℃/W。
第14页/共47页
返回 上页 下页
第九章 器件的温升与散热
9.2.2 暂态热阻抗
变流设备出现负荷的大幅变化，使变流设备的传输功率急剧增加，从而导致变
流设备中功率半导体器件自身的损耗成正比地增加。这些突增的损耗，须通过 功率半导体器件的散热渠道迅速扩散出去。
小一些。
大多数的功率器件拥有大大超过它的平均功率的过载能力。 器件在暂态工作中的散热能力很重要的。 器件的过载能力不仅包括规定的暂态功率额定值，还包括它所能耐受的时间。
过负荷幅值的大小不同，器件能够耐受的时间也不相同。
第25页/共47页
返回 上页 下页
第九章 器件的温升与散热
铝散热片
如散热片采用自然冷却，则它的翼片之 间的距离至少10-15mm, 如再涂上黑色的 涂料，那么它的热阻将下降25%左右。
Tj 结 外壳
隔离层 散热片 Ta
假如用风扇冷却，它的热阻Rq将会更低, 但会减少它的热容Cs。
第26页/共47页
返回 上页 下页
9.3 散热片
第九章 器件的温升与散热
尽量减少器件本身与外壳之间的热阻Rqjc，有利于热功的散失。 在器件外壳与外壳周围之间提供一条良好的散热途径。
铝散热片
如散热片采用自然冷却，则它的翼片之间的距离至少10-15mm, 如再涂上黑
等效 等效 等效 等效
电路中的电阻 电路中的电流 电路中的电位 电路中的电压
第10页/共47页
返回 上页 下页
Tj 结 外壳
隔离层 散热片 Ta
第九章 器件的温升与散热
LED散热基础培训教程 PPT课件
当使用散热片时，总的热阻是三个串联电阻之和，它们分 别是从接合点到焊接点(Rth j-sp)间的热阻与从焊接点到散 热片间的热阻(Rth sp-h)，及从散热片到外部环境间的热阻 (Rth h-a)
Rth j-a = Rth j-sp + Rth sp-h + Rth h-a
应当注意的是从LED封装到外部环境的直接热损失量非常 小，以至于在计算时可以忽略不计。
大多数LED失效机制都和温度密切相关。LED接合点温度 的升高会导致光输出的减少，加速芯片老化。 每种产品系 列的最高接合点温度都已在产品数据表中列明。 接合点温 度主要受到三个参数的影响：
LED周边环境的温度 在LED接合点和外部条件间的导热通道 LED释放的能量
在设计带有高功率LED的照明系统时，应当遵循以下通用 指导原则：
成功进行散热设计要考虑的最重要因素是，将需要移除的热量降 至最低。将LED驱动电路和LED电路板隔开非常重要，只有这样 驱动器所产生的热能才不会导致LED接合点温度升高。
下一个最有效的策略是将固灯具置里面的温度降至最低。只要注 意几个设计参数，这个目标就能实现，比如说考虑防止整个系统 达到整体功率密度的上限值的保守封装设计。保证进行自然对流 冷却的通路洁净、畅通无阻也非常重要。
在散热片内部的热传输：如果热量不能到达它们，那么这些冷却翼片就是无效的。 散热片设计应当使其允许足够的热量从热源传输到翼片。比较厚一点的翼片具有 好的热传导性；所以必须要在在较大表面积（多个薄翼片）和良好热传输性（更厚 的翼片）间实现平衡。所使用的材料对于散热片内部的热传输有着显著的影响。
接触面积的平整性：和LED或PCB相接触的散热片部分必须绝对平整。平整的接触 面允许使用一层更薄的热敏化合物层，它能够减少散热片和LED源间的热阻。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
189
.
FloEFD 培训
PCB 生成器
(EL 模块)
• 通过手动输入K值，可以将平板定 义为PCB板子。
• 通过 PCB 生成器可以有更多应用
– 可以获得双轴热导率值，自动由PCB 结构和定义的导体和绝缘材料确定 PCB板垂直和平面方向的热导率。
– PCB板也可以根据全局坐标系进行任 意方向的布置。
– 去除螺钉，管脚，引脚，封口等 – 封闭的孔洞 – 替代风扇的叶片模型和拉伸的打孔板 – 创建物理元件和板级模型
186
垂直平面方向热导率 (W/mK)
.
FloEFD 培训
PCB板建模
• 不是仅仅使用环氧材料 (k=0.2 W/m K) • Level 0: k=10 W/m K • Level 1: 正交各向异性热导率
EFD: EL-模块功能列表
升级
焦耳加热 双热阻简化模型 打孔板 热管简化模型 PCB 生成器 EDB: 元件双热阻模型库 EDB: 打孔板库 EDB:风扇厂商库 EDB:元件材料库 EDB: TEC 厂商库 EDB:电子固体材料库 EDB: 导热界面材料
EDB = Engineering Database
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板 进行建模。
190
.
FloEFD 培训
热过孔
• 热过孔通过一个实体建立，这一实体在垂直PCB板方 向上具有等效导热系数。
dvia dCu dpitch
n Cud4v2ia(ddp2viitach42dCu)2
• 需要了解详细的图层情况
192
.
FloEFD 培训
• 不具有并行功能
• 通过 save as 和 replace 重命名零件
• EFD 具有更好的 2D 热源
• 功率的改变对温度的影响很慢
• 2-resistor 模型要 2 个正确面积的块
185
.
FloEFD 培训
散热模型要求
• 原则上，任何 CAD 文件都可用于电子散热的计算，然而 – 机械工程图包含了太多的细节 – 通常不是一个散热模型! – 进行简化并且需要改进/替代
197
.
FloEFD 培训
EFD: 电子特性使用
• 升级 Flow Analysis 菜单
• 新的工具栏
• 升级 Engineering Database
198
.
FloEFD 培训
打孔板
(EL 模块)
• 这一简化模型可以用于描述具有大量 小孔的薄板。不需要进行网格划分， 只需直接描述孔的特征。
• 可以在其上定义边界条件，例如环境 压力条件或已定义的风扇。
k n
D N di
k i 1 i
N
ki di
k p i1 D
• Level 2: 具有更多细节的独立层
• Level 4: 所有回路(走路)。不建议
187
.
FloEFD 培训
IDF 输入
• IDF 是一种标准的 ASCII 格式，用于板子轮廓和元件 – *brd,*bdf / *emn,*emp / *.bdf,*.ldf / 其它 – There are dialects spoken – Specification available on demand
.
FloEFD 培训
EFD
vs. FLOTHERM
• 各种 (曲面) 几何模型 • 3-5 倍的计算时间和内存需求 • 自动划分网格
• 矩形模型 • 非常快的计算能力
• 直接 CAD 模型输入
•-
• 具有结构接口并且类似 CAD •• 适用很多流体动力学方面的物理
问题 • 具有焦耳加热的 3D 电仿真
• 物体没有 keypointed
• 即便几何模型没有发生改变，但在从新定义材料等操作之后，需要从新 进行网格划分。
• 复制几何模型的同时，不会复制物体特性
• 重叠实体之间以材料为序，而不是通过实体间的优先级
• 在求解的同时，无法进行前处理
• 对于非常复杂的几何模型，首次进行项目向导所需时间可能比较长
• 手动和即时的网格划分 • 半自动或手动转换输入 CAD 模
型
• 定义物体和参数化元件 • 不需要 CAD 软件经验 • Command Center 优化功能具有
很强的应用性
• 只适用于电子散热领域 • 手动输入直走线上的电流
184
.
FloEFD 培训
对于 FLOTHERM 用户而言仅有的 EFD 和 FLOTHERM 之间的操作差异
• 通过设置 Free Area Ratio 、孔的形 状（圆形、矩形、多边形）和尺寸可 以定义打孔板。
• 自动计算压降损失系数 （Pressure drop coefficient）。
199
.
FloEFD 培训
电方面效应 “焦耳加热”
(EL 电子模块)
• 导电体中稳态直流电。 • 焦耳加热的影响 R*I²会自动进行计
• FLOTHERM 读取 – 仅仅边框很快 – 尺寸和名称可能过滤
• b 读取 – 所有细节很慢。 – 没有过滤
• IDF 元件仅仅是 “图片”
188
.
FloEFD 培训
IDF 修复
• 删除不需要的小元件
– 将它们的热功耗施加至整个板子上
• 删除管脚和不需要的细节(孔洞) • 通过元件模型取代芯片
封装建模
• 通常 CAD 元件库中不具有元件热模型
• 晶体管建模
– Level 0: – 仅仅使用一个铜块作为热源 – 删除辅助的装置（管脚，封装)
– Level 1: – 在塑料块内部增加一个硅芯片和铜 – 元件相嵌 (参见第三天内容)
– Level 2: – 利用管脚、芯片、粘合剂等建立热模型
193
.
FloEFD 培训
• 其它 (逻辑) 封装 – Level 0: 具有均匀热导率的块 – k=5 to 20 W/m K – 表征外壳温度
• Level 1: 2-Resistor 简化模型 – 如果你认可 datasheets 中的数据 – 注意：只有在热量主要是向 PCB 板或芯片封装上 部传递时，2R 模型的概念才是正确的。在差不多 一半的情况下是不够精确的。
194
.
FloEFD 培训
2R- 简化模型
(EL 模块)
• 这是最为简单的网络简化模 型，由结点至外壳 (Rjc) 和结 点至板子 (Rjb) 热阻构成。
• 在 EFD中，以上两个参数被 应用至由两个描述结和壳的 两个实体块之上。
• 内置了标准的 JEDEC 封装双 热阻模型。
195
.
FloEFD 培训