电子产品热仿真规范
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3.2.辐射：是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。
4.职责
4.1.热仿真负责人
4.1.1.热传工程师：负责产品开发阶段的热仿真分析，并按模板要求输出热仿真报告。
2)简单模型：适用于系统级仿真分析，使用FLOTHERM软件里面的PCB模型或者是各向异性导热系数的Cubiod模型。PCB模型可以设置层数，含铜量来计算出各方向的导热系数，如图-3所示。如果需要考虑辐射散热，PCB的发射率可设置为0.9。
图-3PCB板模型
5.3.2.散热片
散热器建模方法有两种，如图-4所示。
常用热管建模方法有三种，在FLOTHERM7.1以前版本只能使用前两种方法建模。
1)：采用各向异性材料：
轴向导热系数设置为：15000-30000 W/m.k；
径向导热系数设置为：380 W/m.k。
2)详细模型：
Cu Wall：厚度等于热管壁厚，K=380w/m.k；
Vapor：尺寸等于热管内部尺寸， K=50000w/m.k；
热管
图-5热管模型
在利用热管仿真时，应注意检查热管冷端和热端的温差△T，在正常条件下△T=3~5度比较合理，同时需要考虑热管和元件接触方式、打扁、折弯等对散热的影响。
5.3.4.风扇
我司常用的风扇有轴流风扇和离心风扇，这两种类型风扇的建模方法差别很大。
其主要思想是：把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如温度场、速度场、压力场等，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后计算机数值计Βιβλιοθήκη Baidu求解代数方程组获得场变量的近似值。
目前商业的热仿真软件种类繁多，有基于有限体积法的Flotherm、I-deas、Icepak、CFDesign、Thermal、Cool it、Betasoft，及基于有限元的Ansys等，其中Flotherm、I-deas、Icepak占据绝大部分的市场份额。
1)对产品温度场作出预测，在产品设计开发时就能发现并关注热点区域；
2)降低设计、生产和重复设计、生产的费用；
3)对产品风道进行优化，最大限度的提高散热效率；
4)减少试验和测量的次数，缩短开发周期，提高产品质量。
对比内容
对设计者经验的依赖度
设计周期
热设计一次成功率
热设计方案的优化程度
效率
传统热设计方法
4.2.热仿真报告审核人：
4.2.1.直接主管：负责对热仿真报告及散热方案进行审核。
4.2.2.项目经理：组织项目成员对热仿真报告及散热方案评审。
5.工作程序
5.1.背景
5.1.1.热仿真分析技术介绍
电子设备热仿真软件是基于计算传热学技术（NTS）和计算流体力学技术（CFD），发展电子设备散热设计辅助分析软件。它可以帮助热设计工程师验证、优化热设计方案，满足产品快速开发的需要，并可以显著降低产品验证热测试的工作量。
电子产品热仿真规范
1.目的
1.1.规范我司产品热仿真建模标准。
1.2.供热传工程师在建模过程中作参考。
2.范围
2.1.本规范明确规定我司产品热仿真过程中的方法和要求，适用于我司单板级、系统级等所有产品的热仿真。
2.2.本规范适用于FLOTHERM热仿真软件。
3.定义
3.1.导热系数：是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/（米.度），w/（m.k）
Wick：压缩模型，厚度1mm，位于Cu Wall和Vapor之间，K=40w/m.k；
Interface：压缩模型，位有Cu Wall和其他接触物体之间。
3)热管Smartpart模型
在FLOTHERM7.1以后版本的建模方法，使用起来比较方便，如图-5所示。
要求输入热管有效热阻以及最大热流量；
考虑热管与散热器的接触热阻,可以通过在热管网络立方体(Network Cuboid)上添加Surface 属性。
完全
长
低
低，裕量大
低
热仿真分析方法
强
短
高
高，裕量适中
高
图-1
5.2.热仿真分析过程
FLOTHERM通过建立基于实体的简化模型，以有限体积法划分网格单元，采用计算流体
力学和计算传热学求解技术，通过流体方程和传热方程的迭代，求解出整个模型系统
中的流场、温度场数据。其基本步骤为：建模→划分网格→给定边界条件及物理参数
在散热器设计时，需要考虑充许的尺寸大小、散热器的热阻、压降、冷却风流量等，必要时可以利用Command Center来优化设计。
5.3.3.热管
热管有复杂的相变过程，在FLOTHERM中无法直接建模。在FLOTHERM中热管是用立方体建模而不是圆柱，首先需要计算相当的热管表面积。
热管截面正方形边长等于:D为热管直径
→后处理等，如图-2所示。
图-2热仿真过程
5.3.建模
5.3.1.PCB板
PCB板的建模方法有两种，如图-3所示。
1)详细模型：适用于单板、互连或考虑PCB板过孔、局部铜箔等优化散热情况。需要详细建每一层CU和FR4的模型，叠加起来成为一块完整的PCB模型。以一块厚度1.6mm的8层板为例：8层铜，每层铜厚度1OZ，铜导热系数380W/m.k；7层FR4，每层FR4厚度一般不等，FR4导热系数0.25-0.3W/m.k。
简单模型：FIN部分采用流阻模型代替，主要应用于系统阻力优化等，极大地降低网格数量，提高仿真效率。
详细模型：需要建FIN的具体模型，
图-4散热片模型
材料设置：AL6063-T5的导热系数:201W/m.k，CU1100的导热系数：380W/m.k。
如果需要考虑辐射散热，散热器的发射率可设置为0.8-0.85。
5.1.2.热仿真优点和作用
传统热设计只能根据经验类比或应用有限的换热公式进行预先评估，最终主要通过实验来交替完成整个热设计过程，其特点是结果不够精确，产品设计周期长。和传统热设计相比，如图-1所示，热仿真技术是在产品预研和开发阶段解决热设计大方向问题，对热设计方案的可行性进行全方位的分析，同时对多种设计方案的优劣进行分析比较，并能够确定出最佳的设计方案。热仿真技术优点如下：
4.职责
4.1.热仿真负责人
4.1.1.热传工程师：负责产品开发阶段的热仿真分析，并按模板要求输出热仿真报告。
2)简单模型：适用于系统级仿真分析，使用FLOTHERM软件里面的PCB模型或者是各向异性导热系数的Cubiod模型。PCB模型可以设置层数，含铜量来计算出各方向的导热系数，如图-3所示。如果需要考虑辐射散热，PCB的发射率可设置为0.9。
图-3PCB板模型
5.3.2.散热片
散热器建模方法有两种，如图-4所示。
常用热管建模方法有三种，在FLOTHERM7.1以前版本只能使用前两种方法建模。
1)：采用各向异性材料：
轴向导热系数设置为：15000-30000 W/m.k；
径向导热系数设置为：380 W/m.k。
2)详细模型：
Cu Wall：厚度等于热管壁厚，K=380w/m.k；
Vapor：尺寸等于热管内部尺寸， K=50000w/m.k；
热管
图-5热管模型
在利用热管仿真时，应注意检查热管冷端和热端的温差△T，在正常条件下△T=3~5度比较合理，同时需要考虑热管和元件接触方式、打扁、折弯等对散热的影响。
5.3.4.风扇
我司常用的风扇有轴流风扇和离心风扇，这两种类型风扇的建模方法差别很大。
其主要思想是：把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如温度场、速度场、压力场等，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后计算机数值计Βιβλιοθήκη Baidu求解代数方程组获得场变量的近似值。
目前商业的热仿真软件种类繁多，有基于有限体积法的Flotherm、I-deas、Icepak、CFDesign、Thermal、Cool it、Betasoft，及基于有限元的Ansys等，其中Flotherm、I-deas、Icepak占据绝大部分的市场份额。
1)对产品温度场作出预测，在产品设计开发时就能发现并关注热点区域；
2)降低设计、生产和重复设计、生产的费用；
3)对产品风道进行优化，最大限度的提高散热效率；
4)减少试验和测量的次数，缩短开发周期，提高产品质量。
对比内容
对设计者经验的依赖度
设计周期
热设计一次成功率
热设计方案的优化程度
效率
传统热设计方法
4.2.热仿真报告审核人：
4.2.1.直接主管：负责对热仿真报告及散热方案进行审核。
4.2.2.项目经理：组织项目成员对热仿真报告及散热方案评审。
5.工作程序
5.1.背景
5.1.1.热仿真分析技术介绍
电子设备热仿真软件是基于计算传热学技术（NTS）和计算流体力学技术（CFD），发展电子设备散热设计辅助分析软件。它可以帮助热设计工程师验证、优化热设计方案，满足产品快速开发的需要，并可以显著降低产品验证热测试的工作量。
电子产品热仿真规范
1.目的
1.1.规范我司产品热仿真建模标准。
1.2.供热传工程师在建模过程中作参考。
2.范围
2.1.本规范明确规定我司产品热仿真过程中的方法和要求，适用于我司单板级、系统级等所有产品的热仿真。
2.2.本规范适用于FLOTHERM热仿真软件。
3.定义
3.1.导热系数：是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/（米.度），w/（m.k）
Wick：压缩模型，厚度1mm，位于Cu Wall和Vapor之间，K=40w/m.k；
Interface：压缩模型，位有Cu Wall和其他接触物体之间。
3)热管Smartpart模型
在FLOTHERM7.1以后版本的建模方法，使用起来比较方便，如图-5所示。
要求输入热管有效热阻以及最大热流量；
考虑热管与散热器的接触热阻,可以通过在热管网络立方体(Network Cuboid)上添加Surface 属性。
完全
长
低
低，裕量大
低
热仿真分析方法
强
短
高
高，裕量适中
高
图-1
5.2.热仿真分析过程
FLOTHERM通过建立基于实体的简化模型，以有限体积法划分网格单元，采用计算流体
力学和计算传热学求解技术，通过流体方程和传热方程的迭代，求解出整个模型系统
中的流场、温度场数据。其基本步骤为：建模→划分网格→给定边界条件及物理参数
在散热器设计时，需要考虑充许的尺寸大小、散热器的热阻、压降、冷却风流量等，必要时可以利用Command Center来优化设计。
5.3.3.热管
热管有复杂的相变过程，在FLOTHERM中无法直接建模。在FLOTHERM中热管是用立方体建模而不是圆柱，首先需要计算相当的热管表面积。
热管截面正方形边长等于:D为热管直径
→后处理等，如图-2所示。
图-2热仿真过程
5.3.建模
5.3.1.PCB板
PCB板的建模方法有两种，如图-3所示。
1)详细模型：适用于单板、互连或考虑PCB板过孔、局部铜箔等优化散热情况。需要详细建每一层CU和FR4的模型，叠加起来成为一块完整的PCB模型。以一块厚度1.6mm的8层板为例：8层铜，每层铜厚度1OZ，铜导热系数380W/m.k；7层FR4，每层FR4厚度一般不等，FR4导热系数0.25-0.3W/m.k。
简单模型：FIN部分采用流阻模型代替，主要应用于系统阻力优化等，极大地降低网格数量，提高仿真效率。
详细模型：需要建FIN的具体模型，
图-4散热片模型
材料设置：AL6063-T5的导热系数:201W/m.k，CU1100的导热系数：380W/m.k。
如果需要考虑辐射散热，散热器的发射率可设置为0.8-0.85。
5.1.2.热仿真优点和作用
传统热设计只能根据经验类比或应用有限的换热公式进行预先评估，最终主要通过实验来交替完成整个热设计过程，其特点是结果不够精确，产品设计周期长。和传统热设计相比，如图-1所示，热仿真技术是在产品预研和开发阶段解决热设计大方向问题，对热设计方案的可行性进行全方位的分析，同时对多种设计方案的优劣进行分析比较，并能够确定出最佳的设计方案。热仿真技术优点如下：