第十讲 电子散热基础
第十讲 - 电子散热基础共27页文档
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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
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垂直平面方向热导率 (W/mK)
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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。
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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
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• 不具有并行功能
• 通过 save as 和 replace 重命名零件
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。
散热基础知识介绍
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一、散热的三种方式
• 三种散热方式
1) 传导: 热量由高温
区向低温区传递。
CONDUCTION
2) 对流: 利用流体的运
动将热量从一个区
域传递至另一区域。
CONVECTION
3) 辐射: 热量以电磁波 方式向四面八方传 送，它能在真空中 进行而无须任何 介 质。
RADIATION
4:1
15:1
6:1
60:1
40:1
yes
yes
yes
no
no
0.063” Aluminum Copper
0.040” Aluminum
0.07” Aluminum Zn, Mg
0.032” Aluminum Copper
0.010” Aluminum Copper
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成本比较
Y
Y/X = 8 : 1 Max ratio ~15:1
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铸造 Castings
• • • • 形状变化范围大 适于量大产品 加工成本高 导热性低
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粘结 Bonded Fin Assemblies
• • • • 适合高的、纵横比大的散热器 表面积式extrusions的2－4倍 要求强制对流冷却 要求厚的Base
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Zipper fin
• 容易安装 • Fin间距一致 • 适合批量生产
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性能比较
Fin Type Max. Fin Height Max Aspect Ratio OmniDirectional Minimum Fin Thick Material Type Stamped 2.0” Extruded 3.0” Cast 3.0” Bonded 6.0” Folded 2.0”
02330_LED散热基础培训教程课件
选用导热性能良好的材料，如铝合金等，提高LED灯具的散热效率。
2024/1/24
热仿真分析
利用热仿真软件对LED灯具进行热分析，优化散热结构，确保灯具在 长时间工作时能够保持稳定。
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案例二：LED显示屏的散热解决方案
散热系统设计
设计合理的散热系统，如散热通道、散热 片等，确保LED显示屏在工作时能够及时
实施改进措施后，重新进行散热测试，验证改进 效果是否达到预期。
22
PART 06
LED散热应用案例
2024/1/24
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案例一：高效散热LED灯具设计
散热需求分析
根据LED灯具的功率和工作环境，分析散热需求，确定合适的散热方 案。
散热结构设计
设计合理的散热结构，如散热片、散热风扇等，确保LED灯具在工作 时能够及时将热量传导出去。
分析测试结果
根据测试数据，分析LED灯具的散热 性能，包括热阻、结温等关键参数。
Hale Waihona Puke 20散热性能的评价指标01
02
03
热阻
表示LED灯具散热能力的 指标，热阻越小，散热性 能越好。
2024/1/24
结温
LED芯片内部的温度，结 温过高会影响LED的发光 效率和寿命。
温度均匀性
LED灯具表面温度的分布 情况，温度均匀性越好， 散热效果越佳。
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散热结构的设计原则
热阻最小化
结构紧凑
优化散热路径，减小热阻，提高散热效率 。
在满足散热需求的前提下，尽量减小散热 器体积和重量。
易于制造和安装
适应性和可扩展性
设计时应考虑制造和安装的便捷性，降低 成本。
设计应具有一定的适应性和可扩展性，以 适应不同功率和规格的LED。
电力电子器件散热的基本原理
电力电子器件散热的基本原理(1)——热传导中的“热阻”概念散热的基本原理一个工作中的电力电子器件由于种种原因本身要发热。
如何驱散掉这些热呢?人们发明了“散热器”，实际上它是一种热交换器。
把器件的发热面与散热器平面紧贴一起，热就从器件传到温度较低的散热器上，然后通过流动的空气、水或其他介质吸收散热器上的热并把它带走。
此时，我们可以看到存在着一条热流通道，它是从热源——发热的器件芯片开始到带走热的介质为止。
如果在这条热流通道中固体部分用的是高导热系数材料、流体部分又是热容高的材料，那么热就散的快，也就是热流遇到的阻力小。
这里提出了一个“热阻”概念。
如用R表示：热阻： R= (Td - Ta)/PTd是发热点d点温度、Ta是周围流动介质a点温度、P是发热点的发热功率。
在此，热流是由d点向a点流动，Td > Ta ，此时R即为d点到a点热阻。
在电力电子器件中，设芯片温度为：Tj、流动介质温度为Ta热阻： Rja = (Tj - Ta)/P当Ta为一定，发热功率P恒定时,热阻Rja 越小，芯片温度Tj也越小。
Rj-a 由三部分热阻叠加。
ⅰ，芯片到器件外壳，热阻为Rjc;ⅱ，由器件外壳到散热器，热阻为Rcs;ⅲ，散热器到周围介质，热阻为RsaRja = Rjc + Rcs + Rsa第一项由器件制造者设计决定，第二项很小，装置设计者要考虑的就是第三项：Rsa为叙述方便，先从强迫空气冷却(风冷)说起。
在风冷条件下Rsa 由以下几个因素决定：ⅰ，散热器材质的热导率越大越好;ⅱ，散热器与空气接触面面积越大越好;ⅲ，风速大比小好;但要注意的是：风机吹出的风是流体，同样遵循流体运动原理。
即前方阻力小风速就大，流量增大;前方阻力大，风速就小，流量减小，有如并联电路的欧姆定律。
所以不能用减小散热片的间距多加翅片，来单纯达到加大散热器的表面积的效果。
因为间距一小，空气阻力增加，风在间隙处很难进去。
此时，如在散热器周边没有阻挡物，大量的风就从周边通过。
LED散热基础培训教程
LED散热基础培训教程LED散热是LED灯的一个重要组成部分，也是其正常工作不可缺少的。
因此，对于LED产品制造企业来说，散热技术是必须掌握的技能之一。
本文将介绍LED散热基础培训教程，以帮助初学者了解LED散热的基本知识和技术。
一、什么是LED散热？散热是指将热量从热源中传输到周围环境中去的一种物理现象。
LED散热就是让LED灯的发热部分和整个灯具的热量快速有效地散发到周围环境中去，从而保证LED产品正常工作。
二、为什么需要LED散热？LED灯在工作时会产生热量，如果不能及时有效地散发出去，就会造成灯具温度升高，从而降低其寿命和性能表现。
此外，高温还会影响LED灯的色温和亮度等参数，严重影响产品的品质和稳定性。
三、LED散热的主要方法有哪些？1、自然散热：利用LED灯本身对环境温度的适应性，通过一定的散热结构使灯具自然散热。
2、强迫散热：通过使用外部散热器件，如风扇、散热片、散热胶等，强制促进LED灯的热量散发，提高散热效率。
四、LED散热的设计原则是什么？散热设计的目的是为了在保证灯具寿命和稳定性的同时，提高产品的性能和降低成本。
其中，LED散热设计的主要原则包括：1、散热面积要充分：散热面积越大，散热效果越好。
2、散热结构要合理：合理的散热结构能够提高散热效率和降低成本。
3、散热材料要适当：选择适当的散热材料能够提高散热效率和降低成本。
4、产品的整体设计要合理：良好的产品整体设计能够提高整个产品的使用寿命和性能。
五、LED散热的常见问题有哪些？1、灯具温度升高：导致LED灯的寿命降低和产品性能变差。
2、灯珠不良：不良的灯珠会影响产品的品质和性能。
3、散热片脱落：散热片脱落会引起LED灯的损坏，影响产品寿命。
4、散热结构不合理：不合理的散热结构会导致散热效率低下，影响产品品质和性能。
六、如何进行LED散热问题的排查？1、使用红外热像仪进行温度检测，找出热点区域。
2、检查灯珠的工作状态，是否有不良的灯珠。
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。
EFD第十讲 - 电子散热基础
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板 进行建模。
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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
2 d via (d via 2d Cu ) 2 4 4 n Cu 2 d pitch
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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 • 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”
204
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EDB: 风扇制造商库
(EL 模块)
205
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EDB: 元件材料库
(EL 模块)
• 支持 JEDEC 标准的综合性数据库，JEDEC 制定了单片机封装元 件热模型的标准。 • 支持以下封装类型：CBGA, Chip Array, LQFP, MQFP, PBGA, PLCC, QFN, SOP, SSOP, TQFP, TSOP, TSSOP
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
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电子散热要诀
电子散热要诀夏俊峰 2011.01.12本文简述LED 应用中的一些散热设计方法。
本文没有详细对每种散热方法的实验方法或实际案例和数据的介绍。
本文只是针对方法做介绍，目的是起到提示、授人与渔的作用，故题目及内容就是“要诀”。
本文的结论都是经过实验验证的，希望读者也能够根据理论、根据要诀去实验，自己得出需要的数据和经验。
目 录1散热的基本理论 2散热设计的一般原则 3散热设计的一些错误认识 4散热器材料的选择 5散热器表面处理 6散热器放置方式 7翅片设计的问题 8自然散热与强迫风冷 9 热源与散热器间的介质10 烟筒的作用及设计11 铜材散热器还是铝材散热器12 关于铝基板版权所有 转载请注明出处1. 散热的基本理论 理论是很多人经过了很多年不断地实践而总结、并经过重复验证的规律。
学好理论，就能有目标地实践，少走弯路。
对于理论，也要搞清它的适用条件。
1.1 比热容与温升在初中物理就讲到这方面的内容。
物体吸收或放出的热量与温度变化的关系如下：Q ＝Cm （T2－T1）＝Cm ΔT(1)式中： Q ：吸收的总热量C ：比热容m ：物体质量 T1：物体吸（放）热前的温度T2：物体吸（放）热后的温度ΔT ：物体吸（放）热前后的温度差千万要注意：公式（1）是在理想绝热、稳态的情况下的计算公式！1.2 传导散热相关的理论公式：Q ＝k S ΔT / L（2） 式中： Q ：传导热量（W ）k ：导热系数（W/m 2K)S ：截面积（m 2）ΔT ：温度差（K ）L ：传导路径长度（m ）从公式（2）可见，单位时间内传导的热量与众多因素相关。
就形状基本相同的不同材料的散热器，导热系数是影响导热的重要因数。
对相同的材料，传热路径的截面积是影响传热的重要因素。
1.3 辐射散热相关的理论公式：Q=εσS T 4（3）式中： Q ：辐射热量（W ）ε：表面辐射率（W/m 2K ）σ：黑体辐射常数，5.68×10－8（W/m 2K 2)S ：辐射表面积（m 2）T ：绝对温度（K ）在辐射散热中，虽然散热量和温度的四次方成正比，但是由于公式中的常数值很小，所以将温度的影响给“压”了下来，使得影响散热的主要因素归结于表面辐射率和表面积。
传热的基本知识
传热的基本知识电子产品的散热，依据的基本原理是热传导、热对流和热辐射。
这3种方式往往同时存在，在考虑产品散热时，根据具体情况只考虑其中一种或两种主要的即可。
1．热传导(1)热传导的过程热传导是指物体内部或两物体接触面之间的热能变换，如图5—l2所示，芯片温度为T1，环境温度为T2(T1＞T2)，芯片通过导热材料，将热量传导到环境中去，从而将芯片温度降低。
希迪电子(4)接触热阻钽电容热阻是热流途径上的阻力，接触热阻是接触面之间热流途径上的阻力。
接触热阻是接触传热很重要的一个影响因家。
在两物体通过接触面传导时，接触热阻的大小是影响传热的英键因穷，因此散热设计对此很重视。
接触热阻是如何形成的呢?见图5—13，当两物体的表面接触时，理想的情况应该是紧密吻合的。
但实际情况并非如此，它们是凹凸不平的，是点接触或线接触而非面接触。
器件的空隙充满空气，因而使两接触面的热传递受到很大的阻力，此阻力即称接触热阻，用Rc表示。
接触热阻的存在使热的传递因难。
要设法提高接触质量，减小接触热阻。
传导过程中还存在另一个热阻，见图5—14(a)，当热量从传导过程中还存在另一个热阻，见图5—14(a)，当热量从物体A的左端传到右端，以及从物体B的左端传到右端时，都要受到阻力，即都存在一十热阻，该热阻即为传导热阻，用Rs表示。
Rs与材料的导热系数、导热面积及导热路径十度有关。
这样热量从t1传到t4，可以用3个热阻串联来表示，见图5—14(b)。
总热阻为电阻R，则可把传热学的问题按电路的问题进行处理。
这种方法称为热电模拟：这个概念很有用，结分析和计算带来了很大的方便。
贴片钽电容(5)加强热传导的主要措施①选用导热系数大的材料作为导热零件，可降低传导热阻，如用铜或铝等材料作为散热器。
②扩大热传导零件间的接触面积，增加接触压力，接触表面应光滑乎整。
还可以在接触面间涂硅脂导热膏或垫入软金属箔，如姻片、饲箔等，以提高接触质量，降低接触热阻。
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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。
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FloEFD 培训
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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
– – – – 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
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205
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FloEFD 培训
EDB: TEC 制造商库
(EL 模块)
• 支持 Marlow 和 Melcor 的产 品。
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FloEFD 培训
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。
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FloEFD 培训
EDB: 导热界面材料库
(EL 模块)
• 支持 Bergquist, Chomerics, Dow Corning 和 Thermagon 等厂商 的导热界面材料 • 接触热阻经常是用户所需要考虑的，并且合适的数据很难确定, 所以这些基于制造商的数据一般认为是可靠和可信的。
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FloEFD 培训
EDB: 风扇制造商库
(EL 模块)
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FloEFD 培训
EDB: 元件材料库
(EL 模块)
• 支持 JEDEC 标准的综合性数据库，JEDEC 制定了单片机封装元 件热模型的标准。 • 支持以下封装类型：CBGA, Chip Array, LQFP, MQFP, PBGA, PLCC, QFN, SOP, SSOP, TQFP, TSOP, TSSOP
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Engineering Database – 升级
(EL 模块)
功能 • 大量固体、风扇、热电制冷元件 、双热阻元件被添加至工程数据 库中（Engineering Database） 。 • 增加了导热界面材料库。 • 增加了一个实体描述的常用 IC 封装库，它将IC封装简化为具有 等效密度、比热和热导率的一维 实体，从而用于仿真模拟。 获益 • 用于可以直接进行预定义和 验证电子元件的相关特性， 这些元件是用户设计中所采 用的。 • 方便用户选择合适和正确的 元件数据。 • 通过用户自己定义或者用户 希望添加库中没有的元件供 应商数据，工程数据库可以 进一步的扩展。
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FloEFD 培训
热管简化模型
(EL 模块)
• 热管的简化描述需要定义 热管的总有效热阻（ overall effective thermal resistance） ，这主要基于 被设计系统的性能、元件 对齐方向、定义的热流方 向两个面。 • 热管的性能受很多因素影 响，例如：倾斜方向、长 度等。通过定义不同的有 效热阻（effective thermal resistance）用户可以仿真 模拟不同的情况。 • 避免了模拟热管内部复杂 的相变过程。
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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
– 2R – 详细模型
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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
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FloEFD 培训
EFD
vs.
FLOTHERM
• 矩形模型 • 非常快的计算能力 • 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
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• 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 • 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
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对于 FLOTHERM 用户而言仅有的 EFD 和 FLOTHERM 之间的操作差异
– 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。
– 也就是，可以对倾斜的 PCB 板 进行建模。
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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。
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200
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焦耳加热
(EL 模块)
建模建议
•
• •
建议很好的处理那些没有与全局坐标系 对齐的薄元件，例如：薄曲导线。在厚 度方向有5个网格可以获得比较良好的薄 曲导线仿真结果。如果元件与全局坐标 系对齐（不弯曲、未与网格成角度）， 则不需要细化该元件的网格。 对于高导材料而言，建议提高网格求解 精度。 接触的区域也应通过计算网格进行很好 的处理。
• Level 4: 所有回路(走路)。不建议
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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 • 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”
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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
D kn N di i 1 k i
垂直平面方向热导率 (W/mK)
kp
k
i 1
N
i
di
D
• Level 2: 具有更多细节的独立层
dvia
dCu dpitch
2 dvia (d via 2dCu ) 2 4 4 n Cu 2 d pitch
• 需要了解详细的图层情况
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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
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
• 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 • 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 模型需要 2 个正确面积的块 185
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• 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。
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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。
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.பைடு நூலகம்
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EFD: 电子特性使用
• 升级 Flow Analysis 菜单
• 新的工具栏
• 升级 Engineering Database
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