产品热设计方法--有图(精选)
浅谈热设计
浅谈电子产品热设计（一）、热设计中的常用词汇电子产品中经常会用到“热阻”（K/W）这个词。
在图1的示例中，连接A和B 的管道越细，水就越难流出，A和B之间的水位差也就越大。
相反，加粗管道后，AB之间的水位差将会消失。
这种阻碍水流动的作用就相当于热阻。
举例来说，当热流量为1W、温度上升1K时，热阻就是1K/W。
在热设计中，热阻扮演着非常重要的角色。
因为只要知道热阻，就能构思出散热措施，例如“如果要制造热阻为5K/W的散热片，尺寸大约会达到50mm×50mm×30mm”、“热阻为0.1K/W、因此必须要有风扇”等等。
发热量和散热量也是热设计的常用词汇，但二者都属于“热流量”（W），表示1秒的时间中产生或转移的热量。
“热容量”（J/K）也是一个重要参数。
热容量相当于图1中水箱A的底面积。
如果底面积大，即使加入大量的水，水位也不容易上升。
相反，如果底面积小，即使只加入少量的水，水位也会猛涨。
热也是如此，如果是热容量大的大铁块，就算发热量大，温度也很难升高。
相反，如果是热容量小的小塑料容器，哪怕发热量不大，温度也会迅速升高。
也就是说，热容量代表的是水位上涨1m需要注入多少L水，即使温度升高1K需要多少J热量。
假设热容量为1J/K，热流量为1W。
此时，1 秒钟将有1J的热能流入；而每吸收1J的热量，温度会升高1K。
因此，如果忽略热量的流失，1秒的时间中温度会升高1K。
由此可知，只要知道了热容量，就能推算出温度的升降。
热容量等于“比热×重量”，计算非常简单（注1）。
比热是单位质量物质的热容量，单位为J/kg·K（或J /kg·℃）。
质量则是体积×密度。
比热和密度都是物理性质，可以在手册中查到，而且，体积是由尺寸决定的，因此，只要知道材料和尺寸，就能计算出热容量。
至于印刷电路板等复合材料，在计算出各种材料的热容量之后，相加即为总的热容量。
（注1）热阻的计算方式因热传导、热对流、热辐射等热移动的方式而异，非常复杂。
电子产品热设计原理和原则
冷
d
L
L
热 热 D
D 热
D 冷
d
热 D
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冷 热 D d
热
冷
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3.是否充分利用导热路径：导热材料将发热器件与机壳相连。 4.是否充分利用辐射散热路径； 5.使用散热器； 6.其他冷却技术：冷管
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烟囱效应
如果温度变高，空气就会膨胀。也就是说，如果 体积相同，热空气会变轻。较轻的空气被较重的空 气推开，然后上升。这就是自然对流。
如果用墙壁将又热又轻的空气包围起来，敞开上 下面，可进一步地促进自然对流。这就是烟囱效应。
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烟囱效应形成的压差
H
基于烟囱效应的静压[kg/m2] =(外部空气密度[kg/m3]-(内部空气密度[kg/m3])X烟囱高度[m]
空气密度[kg/m3]=0 ℃的空气密度[kg/m3]X273.15/(273.15+气温[℃])
近的规格
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散热片的材料和表面处理
材料： 1. 散热要求不高的场合，用铝材； 2. 散热要求高的场合，用铜材； 3. 兼顾成本、散热性能要求，基座用铜，鳍片用铝。
表面处理： 为提高鳍片外表面的辐射接收性能，将外表做黑化处理 提高鳍片黑度
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散热片的安装
安装散热片的注意事项：
Tj
R = Rjc + Rcs + Rsa
Tj ----晶片界面温度，一般115-180 ℃,军用65-80 ℃; Tc ---- 晶片与导热介质界面温度 Ts ----导热介质与散热片界面温度 Ta ----外界为空气35-45 ℃ ，密闭空间或接近其他热源50-60 ℃ Rjc ----晶片到封装外壳热阻 Rcs ----导热介质热阻 R20s2a4/4-/-2-8-散热片热阻
产品的热设计方法培训
产品的热设计方法培训1. 引言在产品设计中，热设计是一个关键的方面。
不合理的热设计会导致产品故障、性能下降甚至损坏。
为了提高设计师对热设计的理解和能力，本次培训将介绍一些常用的产品热设计方法。
2. 热设计的重要性热设计在产品的可靠性、性能和寿命等方面起着重要作用。
以下是热设计的几个重要方面：2.1 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。
合理的热传导路径和材料选择可以减少热量传导的阻碍，提高产品的散热效率。
2.2 热辐射热辐射是指物体通过辐射热能的过程。
合理的热辐射设计可以降低产品的表面温度，提高用户的使用体验。
2.3 热扩散热扩散是指热量在材料内部的传播过程。
合理的热扩散设计可以避免局部高温区域对产品的损害，延长产品的使用寿命。
2.4 散热系统散热系统是指通过散热器、风扇等设备将热量排出产品的过程。
合理的散热系统设计可以确保产品在长时间高负载运行下的稳定性和可靠性。
3. 常用的热设计方法3.1 材料选择合适的材料选择对于产品的热设计至关重要。
常用的散热材料有铝合金、铜、陶瓷等。
选择合适的材料可以提高热导率，加快热量传递速度。
3.2 散热器设计散热器是散热系统中最常见的组件。
合理的散热器设计可以增加散热面积，提高散热效率。
常见的散热器设计包括鳍片散热器、热管散热器等。
3.3 风道设计风道设计是散热系统中另一个重要的方面。
合理的风道设计可以提高风流的流动性，降低风阻，增加散热效果。
风道设计的关键点包括通风口的位置和大小，风道的设计曲率等。
3.4 散热风扇选择散热风扇是散热系统中的核心组件之一。
合适的风扇选择可以提供足够的散热量，保持产品的温度在安全范围内。
常见的散热风扇类型有直流风扇、交流风扇等。
3.5 温度传感温度传感是对产品温度进行实时监测的关键组件。
合适的温度传感器可以及时检测到产品的温度变化，采取相应的散热措施。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻等。
3.6 热模拟和仿真热模拟和仿真是热设计过程中的重要工具。
电脑及服务器的热设计
电脑及服务器的热设计文/何国安(富士康科技集团CMMSG事业处 Server RD)电脑的重要元器件主要由晶体管组成，温度对二极管性能的影响非常大，温度影响元器件的性能和寿命。
温度过高对风扇与硬盘等其他零件的寿命影响也非常大，对风扇来说，温度每上升10℃，其寿命同样会缩短一半。
1 电脑服务器散热技术发展电脑服务器等的散热主要经历了铝型材散热片、接著散热片、镶嵌热管散热器、平板热管散热器以及水冷散热器与热电制冷散热器等发展过程。
目前后两种散热器由于各自的使用条件相对要求较高仍未得到广泛应用。
IBM第一部个人计算机（PC）已经使用电动风扇来散热，不过只用于电源，此风扇主要是为了加速电源部分的电路散热，而非机内主板部分的散热，不过它对主板方面也有一定的散热效果。
图1 1981年的IBM PC开始就有使用风扇散热（图片来自：）在80286后期与80386前期时CPU开始使用散热鳍片（Heat Sink，简称：散热片），这是在80286将运作频率从16MHz提升到20MHz时所使用，另外80386SX 也有使用，除此之外x86处理器多半用新封装、新制程的技术方式来克服散热，使其保持不用散热片也能正常运作，一直到80486SX-20、80486DX-25为止。
此后的80486DX-33就几乎都要搭配散热片，甚至采用风扇来散热。
不过此时除了处理器外，主板上的其他电子组件都还不用特别的散热设计，仍然是使用传统的对流散热。
图2 典型 CPU 散热片Pentium世代，PC提出了硬件监督机制的补强、改善方案，增加了处理器温度、风扇转速等监控措施。
但是处理器用电愈来愈凶，温度愈来愈高，因此业界开始提出用热电致冷器（ThermoElectric Cooler：TEC）进行散热的方案。
硬件监督机制与致冷器，都约在1996年、1997年间提出，硬件监督机制目前已经成为各款型PC的基础管理功能，而致冷器则因诸多因素而未能持续采用，主要原因是致冷器效率低，自身需消耗大量电力，热端需要的散热量更大等。
产品的热设计培训资料共96页PPT资料
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热设计的基础知识
❖ 热设计的基本概念
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格拉晓夫数Gr(Grashof)：反映了流体所受的浮升力与粘滞力的 相对大小，是说明自然对流换热强度的一个相似准则，Gr越大， 表明流体所受的浮升力越大，流体的自然对流能力越强。
温度稳定：当设备处于工作状态时，设备中发热元器件表面温度每小时变 化波动范围在±1℃内时，称温度稳定。
设备外部环境温度：设备达到稳定温度时距离设备各主要表面几何中心 80mm处空气温度按各表面积的加权平均值。
机柜/箱表面温度：设备达到稳定温度时各主要外表面几何中心点上温度的 平均值。
热点：元器件、散热器和冷板的各个局部表面温度最高的位置。热点器件 指单板上温度最高和较高的器件。
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热设计的基础知识
❖ 热设计的基本概念
流阻： 反映流体流过某一通道时所产生的压力差。单位帕斯卡或mm.H2O 或巴 。
定性温度：确定对流换热过程中流体物理性质参数的温度。
肋片的效率：表示某一扩展表面单位面积所能传递的热量与在同样条件下 光壁所能传递的热量之比。
黑度：实际物体的辐射力和同温度下黑体的辐射力之比，它取决于物体种 类、表面状况、表面温度及表面颜色。
❖ 热界面材料：热界面材料的种类、选型准则。
❖ 热设计验证方法：热测试相关的仪器/仪表的特点/及使用场合/注
意事项、如何减少热测试误差的方法及注意事项。
❖ 热设计的验证标准：热设计的验证标准。
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热设计的基础知识
热设计-电子科技大学
概述
❖风路的设计方法 ：通过典型应用案例，让学员掌握风路
布局的原则及方法。
❖产品的热设计计算方法 ：通过实例分析，了解散热器
的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。
❖ 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的
基本定律及应用；了解噪音的评估方法。
❖ 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔
λ＝0.3164/Re 0.25
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热设计的基础理论
❖ 流体动力学基础
➢ 非园管道沿程阻力的计算 引入当量水力半径后所有园管的计算方法与公式均可适用非园
管，只需把园管直径换成当量水力直径。
de=4A/x
➢ 局部阻力
hj＝ξρV2/2
ξ－局部阻力系数 突然扩大： 按小面积流速计算的局部阻力系数：ζ1＝(1-A1/A2) 按大面积流速计算的局部阻力系数：ζ2＝(1-A2/A1) 突然缩小： 可从相关的资料中查阅经验值。
交流配电单元
监控模块 整流模块
进风口
直流配电单元
交流配电单元
监控模块 风道
整流模块
进风口
直流配电单元
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风路设计方法
❖ 强迫冷却的风路设计
➢ 设计要点
✓ 如果发热分布均匀， 元器件的间距应均匀，以使风均匀流过每一个发 热源.
✓ 如果发热分布不均匀，在发热量大的区域元器件应稀疏排列，而发热量 小的区域元器件布局应稍密些，或加导流条，以使风能有效的流到关键 发热器件。
➢ 层流、紊流与雷诺数 层流：流体质点互不混杂，有规则的层流运动。
Re=Vde/ν<2300 层流
紊流：流体质点相互混杂，无规则的紊流运动。 显然层流状态下只存在粘性引起的摩檫阻力，而紊流状态下除摩檫阻力 外还存在由于质点相互碰撞、混杂所造成的惯性阻力，因此紊流的阻力 较层流阻力大的多。
热设计
热设计在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。
所以电失效的很大一部分是热失效。
那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。
由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。
下面介绍下热设计的常规方法。
我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量/ 热通道面积。
按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如图1），根据可接受的温升的要求和计算出的热流密度，得出可接受的散热方法。
如温升40℃（纵轴），热流密度0.04W/cm2（横轴），按下图找到交叉点，落在自然冷却区内，得出自然对流和辐射即可满足设计要求。
大部分热设计适用于上面这个图表，因为基本上散热都是通过面散热。
但对于密封设备，则应该用体积功率密度来估算，热功率密度=热量/ 体积。
下图（图2）是温升要求不超过40℃时，不同体积功率密度所对应的散热方式。
比如某电源调整芯片，热耗为0.01W，体积为0.125cm3，体积功率密度=0.1/0.125=0.08W/cm3，查下图得出金属传导冷却可满足要求。
按照上图，可以得出冷却方法的选择顺序：自然冷却一导热一强迫风冷一液冷一蒸发冷却。
高效简洁的电子产品热设计(软件篇)6sigmaDC
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6SigmaET的常见问题
怎样申请、导入License
1.申请License
姓名 公司 电子邮箱 License类型 Request License
保存Request文件
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6SigmaET的常见问题
模型 标签切换到 不同方案 纠错 属性栏 标签切换 到库
结构树
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6SigmaET
即时纠错
例无虚发
调校
• 即时纠错 例无虚发：纠错窗口实时显示错误信息，鼠标点击信息即可定位
另外也可 通过 按钮检查 模型 鼠标点击错误信息，即高亮显示模型错误部位
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前赴后继 左右逢源
建模
• 左右逢源：可在左侧模型节点上右键点击新建模型，也可用右侧的工具栏图标新建
可在左 侧模型 节点新 建下一 级模型
也可在 右侧工 具栏上 直接新 建下一 级模型
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6SigmaET 模型材料 应有尽有
• 多种模型：
建模
模型
说明
自动生成结构树 求解域、机壳 通风口 PCB（PCB打孔）
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6SigmaET
动画报告 以逸待劳
• 报告生成 以逸待劳：
后处理
HTML兼容PPT格式报告
HTML格式报告
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6SigmaET的常见问题
1. 2. 3. 4.
电子设备热设计基本知识(ppt 51页)
所发生的流体不规则流动。
对流换热的基本定律
对流换热系数
对流传热系数的数值范围
过程
h/[W(m2k)]
自然对流 空气 水 强迫对流
气体 高压水蒸气
水 水的相变换热
沸腾 蒸汽凝结
1～10 200～1000
20～100 500～3500 1000～15000
2500～3500 5000－25000
电子设备热设计
付桂翠
北京航空航天大学
电子设备热设计
一．热设计基本知识 二．热设计理论基础 三．热设计的方法 四．热分析 五．热试验
热设计基本知识
热对系统可靠性的影响 热设计的目的 热设计的有关概念 热控制的基本形式
热对系统可靠性的影响
高温对大多数元器件将产生严重影响，它导致元器件 性能改变甚至失效，从而引起整个电子设备的故障。
摘自 美空军整体计划分析报告
热量产生的原因
电子设备经受的热应力来源于以下几个方面： （1）工作过程中，功率元件耗散的热量。 （2）电子设备周围的工作环境，通过导热、对流和辐射的形式，将热量传 递给电子设备。 （3）电子设备与大气环境产生相对运动时，各种摩擦引起的增温。
热设计的目的
电子设备的热设计系指利用热传递特性对电子设备的耗 热元件以及整机或系统采用合适的冷却技术和结构设计， 以对它们的温升进行控制，从而保证电子设备或系统正常、 可靠地工作。
热设计目标温度资源约束电子设备结构体积大小等热设计方案热设计工程经验主要散热方法自然冷却强迫冷却冷板冷却散热器辐射散热其它散热方法冷却方法的选择元器件的安装与布局印制电路板的散热设计机箱的结构散热设计权衡分析改进设计满足热设计目标和相关要求满足热设计目标和相关要求热设计报告热分析原理样机热性能评估热设计热设计流程热设计目标的确定热设计目标通常根据设备的可靠性指标与设备的工作环境条件来确定已知设备的可靠性指标依据gjb299b1998电子设备可靠性预计手册中元器件失效率与工作温度之间的关系可以计算出元器件允许的最高工作温度此温度即为热设计目标
产品热设计
YEALINK产品热设计VCS项目散热预研欧国彦2012-12-4热设计、冷却方式、散热器、热管技术产品的热设计一、为什么要进行热设计在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。
所以电失效的很大一部分是热失效。
高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把温升控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。
由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。
二、热设计的目的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标准及规范所规定的最高温度。
最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
三、热设计的方法1、冷却方式的选择我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量/ 热通道面积。
热设计基础知识及flotherm热仿真-PPT
导热介质-导热垫
我公司现有的导热硅胶垫：
对导热垫的性能要求和主要检测项目： 1）导热系数和热阻：热性能满足要求 2）硬度：优先选用硬度较低的材料 3）绝缘性能：要求耐压满足产品需求（一般3KV） 4）阻燃：要求材料阻燃级别达到V1及以上
导热介质-相变导热膜
导热介质-相变导热膜
导热介质-导热垫
热传导
热阻Rja：芯片的热源结（junction）到周围冷却空气（ambient）的总热 阻，乘以其发热量即获得器件温升。
热阻Rjc：芯片的热源结到封装外壳间的热阻，乘以发热量即获得结与壳的温差。
热阻Rjb：芯片的结与PCB板间的热阻，乘以通过单板导热的散热量即获得结 与单板间的温差。
热传导
单层平壁导热
热流量是指单位时间内通过某一给定面积的热量， 单位为W。
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，单位为瓦/米·度（W/m·K,此 处的K可用°C代替）。它是表征材料导热能力优劣 的物性参数。在30 °C时，空气的导热系数为 0.027 W/m·°C ，因此可以利用空气夹层来绝热， 通常把导热系数小于0.23 W/m·°C 的材料称为 绝热材料。
电子设备冷却方法的选择
✓ 设备内部的散热方法应使发热元器件与被冷却表面或散热器之间有一 条低热阻的传热路径。
✓ 利用金属导热是最基本的传热方法，其热路容易控制。热辐射换热则 需要比较高的温差，且传热路径不容易控制。对流换热需要较大的面 积，在安装密度较高的设备内部难以满足要求。
✓ 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 。
《热处理零件设计》PPT课件
• 裂纹
•
裂纹
裂纹
裂纹
裂纹
16Y-16-00015横轴感应淬火 改进：距端部留5~8mm不淬
案例
• 案例三：
185-82-05014 托架 调质淬火时，厚薄相差悬 殊处易裂纹
内容
一、热处理零件的材料选择 二、热处理方法分类及应用 三、热处理零件构造设计工艺性
热处理零件的材料选择
热处理零件的材料选择
ZG42SiMn
热处理要求
调质 201～255HB 229～277HB
淬火回火 26～32HRC 30～36HRC
表面淬火回火 50～55HRC
调质 201～255HB 229～277HB
248～Байду номын сангаас93HB 淬火回火 30～36HRC 表面淬火回火 52～60HRC
调质 201～255HB 229～277HB
防止热处理零件开裂
• 防止尖角、棱角
改进前
改进后
改进前
改进后
防止热处理零件开裂
•
防止断面突变
改进前
改进后
防止孔距离边缘太近
改进前
改进后
整体淬火
方头表面 淬火
防止热处理零件开裂
防止构造尺寸厚薄相差悬殊 形状复杂的零件，防止选用水淬的钢
改进前
改进后
形状不改变，全部淬火改为 齿部感应淬火或盲孔改通孔
淬火直径：Φ850mm 淬火高度：200mm 重量：300Kg
渗碳热处理使用设备
热处理方法 渗碳热处理
使用设备 多用炉
井式渗碳炉
最大有效空间、承重
2200（长）×1200（宽） ×850（高） 重量：2500Kg Φ1000 （直径） ×1220（深） 重量：500Kg
电子产品的热设计方法讲解
电子产品的热设计方法v 为什么要进行热设计？高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
v 热设计的目的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标准及规范所规定的最高温度。
最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
v 在本次讲座中将学到那些内容风路的布局方法、产品的热设计计算方法、风扇的基本定律及噪音的评估方法、海拔高度对热设计的影响及解决对策、热仿真技术、热设计的发展趋势。
授课内容v 风路的设计方法20分钟v 产品的热设计计算方法40分钟v 风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟v 海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟v 热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟概述v 风路的设计方法：通过典型应用案例，让学员掌握风路布局的原则及方法。
v 产品的热设计计算方法：通过实例分析，了解散热器的校核计算方法、风量的计算方法、通风口的大小的计算方法。
v 风扇的基本定律及噪音的评估方法：了解风扇的基本定律及应用；了解噪音的评估方法。
v 海拔高度对热设计的影响及解决对策：了解海拔高度对风扇性能的影响、海拔高度对散热器及元器件的影响，了解在热设计如何考虑海拔高度对热设计准确度的影响。
v 热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。
v 热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。
风路设计方法v 自然冷却的风路设计Ø 设计要点ü机柜的后门(面板)不须开通风口。
芯片热设计
实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度。
芯片的热阻为1.75℃/W ，功率为5W ，最高工作温度为90℃，散热器热阻为1.5℃/W ，导热材料的热阻抗Z 为5.8℃cm2/W ，导热材料的传热面积为5cm2，周围环境温度为50℃。
导热材料理论热阻R4为：R4＝Z/A ＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W (7)由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100％的结合，会存在一些空气间隙，因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻。
假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60％，则实际热阻R3为：R3＝R4/60%＝1.93℃/W (8)总热阻R为： R="R1"+R2+R3=5.18℃/W (9)芯片的工作温度T2为： T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10)可见，芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃，处于安全工作状态。
如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度，那就需要重新选择散热性能更好的散热器，增加散热面积，或者选择导热效果更优异的导热材料，提高整体散热效果，从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内。
多数电子工程师都很熟悉用热阻作为一种热分析技术。
热阻的表示单位是每瓦摄氏度。
只需简单地乘以第一步估计的瓦数，就可以获得部件将增加的温度（摄氏度）。
但这里需注意几个问题，要查看部件数据表上有关热阻规格的隐藏信息。
从内核到外壳的热阻ΦJC 不是一个有用的测量值。
半导体制造商的IC 或封装设计者可能关心的是当热量从内核流至外壳时IC 的温升，但你需要更多的信息。
你在数据表上经常看到的下一个规格是从节点到外界的热阻ΦJA。
该值表示的是当部件未连散热片或未焊到PCB（印制电路板）上时的温升。
德州仪器的Darvin Edwards 指出，ΦJA 对多数试图预测结温的工程师来说是没有用处的。
产品的热设计及验证
使用实例：
RFN 散热齿
19L 机箱散热齿
二、热设计的方案
挤压型材散热器（续）
厂家实例：
二、热设计的方案
5、压铸散热器
把铝合金溶液倒入模具行腔通过高压成型，再经机械加工和表面 处理制成；其特点：
上下安装面可以不是平面，壁厚最好均匀
模具（开模）费用较高
可以形成不同的安装平面，相对来说二次机械加工较少
一、热设计基本知识
1、热量传导的三种基本方式
导热（传导）、对流、辐射 （1）导热的概念
一、热设计基本知识
导热的计算公式：
一、热设计的基本知识
导热的应用：
一、热设计的基本知识
（2）对流换热的概念
一、热设计的基本知识
对流换热的计算公式
一、热设计的基本知识
（3）辐射的概念
一、热设计的基本知识
目前商业的热设计软件种类繁多，有基于有限体积法的 Flotherm、I-deas、Ice-pack、Tas－Harvard thermal、Cool it、 Betasoft及基于有限元的Ansys等，其中Flotherm、I-deas、Icepack占据大部分的市场份额
三、热设计验证
热仿真（续）
仿真分析技术软件在产品开发的作用：
对产品的温度场作出预测，使我们在进行产品设计开发时关注 热点区域 进行各种设计方案的优劣分析，得出最佳的设计方案 对产品的风路进行优化，最大限度的提高散热效率
任何先进的仿真软件也永远无法代替人，软件只是热设计人员 所利用的工具之一；仿真软件结果的可靠性决定于热设计人员的经 验及理论水平
产品的热设计及验证
结构室：孙顺华 2013.05.08
2012-07-24 简单易学 图文并茂 AnsysWB 电子产品热仿真 ICEPAK入门
<简单易学><图文并茂> ANSYSWB之ICEPAK入门致各位新老网友：好久不见，真想念大家了！我这几年，实在过的平淡无奇。
工作原地踏步，学习按部就班，身体渐渐衰老。
唯一欣慰的是小儿一天天长大，身体也渐渐茁壮（基本上从两年前的一月两病，到现在可以坚持两月一病了。
说他是东亚病夫毫不夸张！）。
每天都扭着我买玩具，从变形金刚到宇宙星神，基本上他每天睡着后，我和老婆要收拾半个小时的玩具。
被庸碌的生活所牵绊，上仿真论坛的时间欠奉，一别竟已如此长的日月！回想当年发帖，组织大家讨论WB的长短……心潮澎湃，恍如昨日。
不知道当年的老朋友，还上论坛否？待我发完这篇新帖，诚请新老朋友多多捧场。
By Houzer @2012-07-24**********************************最近应为工作需要，用了ANSYSWB14。
现在它更强大了，流体这块儿集成了Fluent——这个功能强大的求解器，几乎可以解决任何流体问题。
ICEPAK是基于FLUENT的一款针对电子产品热设计的前后端软件，当年同Flotherm一道，合称电子产品热设计的双壁。
可惜ICEPAK的开发和维护一直跟不上，现在被ANSYS收购，集成效果仍不甚理想（后文有具体评述）。
不过还是那句话，相信明天的ICEPAK会更好。
因此学习电子产品热仿真的相关的概念，应该是有益的。
特别是机械类设计，和电子类产品设计，有巨大的相通之处。
现在学习机械的朋友，未尝明日不可转战到消费类电子产品或通讯类产品设计。
WB集成ICEPAK，也是盯准了这个庞大的市场，为WB向个行业延伸应用，埋下伏笔尔。
为找工作计，技不压身矣。
***********************************本次仿真的目的，是研究通讯机柜中的一张板卡，在一定风速下的散热问题。
板卡上有四个SFP的光模块。
何谓SFP模块（图Q1），可参看百度链接：/view/430086.htm?wtp=tt***********************************单盘在ProE里制作，如下图（Q2）所示：备注：1．因为ICEPAK只支持简单的3D几何，因此模块用一个14.5*60*10mm的长方块代替；2．模块的上方，是一片导热胶，也是一个长方块。
电子产品散热设计
YEALINK产品热设计VCS项目散热预研欧国彦2012-12-4热设计、冷却方式、散热器、热管技术电子产品的散热设计一、为什么要进行散热设计在调试或维修电路的时候，我们常提到一个词“**烧了”，这个**有时是电阻、有时是保险丝、有时是芯片，可能很少有人会追究这个词的用法，为什么不是用“坏”而是用“烧”？其原因就是在机电产品中，热失效是最常见的一种失效模式，电流过载，局部空间内短时间内通过较大的电流，会转化成热，热**不易散掉，导致局部温度快速升高，过高的温度会烧毁导电铜皮、导线和器件本身。
所以电失效的很大一部分是热失效。
高温对电子产品的影响：绝缘性能退化；元器件损坏；材料的热老化；低熔点焊缝开裂、焊点脱落。
温度对元器件的影响：一般而言，温度升高电阻阻值降低；高温会降低电容器的使用寿命；高温会使变压器、扼流圈绝缘材料的性能下降，一般变压器、扼流圈的允许温度要低于95C；温度过高还会造成焊点合金结构的变化—IMC增厚，焊点变脆，机械强度降低；结温的升高会使晶体管的电流放大倍数迅速增加，导致集电极电流增加，又使结温进一步升高，最终导致元件失效。
那么问一个问题，如果假设电流过载严重，但该部位散热极好，能把xx控制在很低的范围内，是不是器件就不会失效了呢？答案为“是”。
由此可见，如果想把产品的可靠性做高，一方面使设备和零部件的耐高温特性提高，能承受较大的热应力（因为环境温度或过载等引起均可）；另一方面是加强散热，使环境温度和过载引起的热量全部散掉，产品可靠性一样可以提高。
二、散热设计的目的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标准及规范所规定的最高温度。
最高允许温度的计算应以元器件的应力分析为基础,并且与产品的可靠性要求以及分配给每一个元器件的失效率相一致。
三、散热设计的方法1、冷却方式的选择我们机电设备常见的是散热方式是散热片和风扇两种散热方式，有时散热的程度不够，有时又过度散热了，那么何时应该散热，哪种方式散热最合适呢？这可以依据热流密度来评估，热流密度=热量 / 热通道面积。
电子产品热设计
电子产品有效的功率输出要比电路工作所需输入的功率小得多。
多余的功率大部分转化为热而耗散。
当前电子产品大多追求缩小尺寸、增加元器件密度，这种情况导致了热量的集中，因此需要采用合理的热设计手段，进行有效的散热，以便产品在规定的温度极限内工作。
热设计技术就是指利用热的传递条件，通过冷却措施控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在产品所在的工作条件下，以不超过规定的最高温度稳定工作的设计技术。
一、电子产品热设计的目的电子产品在工作时会产生不同程度的热能，尤其是一些功耗较大的元器件，如变压器、大功率晶体管、电力电子器件、大规模集成电路、功率损耗大的电阻等，实际上它们是一个热源，会使产品的温度升高。
在温度发生变化时，几乎所有的材料都会出现膨胀或收缩现象，这种膨胀或收缩会引起零件间的配合、密封及内部的应力问题。
温度不均引起的局部应力集中是有害的，金属结构在加热或冷却循环作用下会产生应力，从而导致金属因疲劳而毁坏。
另外，对于电子产品而言，元器件都有一定的工作温度范围，如果超过其温度极限，会引起电子产品工作状态的改变，缩短使用寿命，甚至损坏，导致电子产品不能稳定、可靠地工作。
电子产品热设计的主要目的就是通过合理的散热设计，降低产品的工作温度，控制电子产品内部所有元器件的温度，使其在所处的工作环境温度下，以不超过规定的最高允许温度正常工作，避免高温导致故障，从而提高产品的可靠性。
二、电子产品散热系统简介热传递的三种基本方式是传导、对流和辐射，对应的散热方式为：传导散热、对流散热和辐射散热。
典型的散热系统介绍如下：（1）自然冷却系统自然冷却系统是指电子产品所产生的热量通过传导、对流、辐射三种方式自然地散发到周围的空气中（环境温度略微升高），再通过空调等其他设备降低环境温度，达到散热的目的。
此类散热系统的设计原则是：尽可能减少传递热阻，增加产品中的对流风道和换热面积，增大产品外表的辐射面积。
自然冷却是最简单、最经济的冷却方法"旦散热量不大，一般用于热流密度不大的产品中。