电子产品散热设计方法
电子产品热传设计-散热片的选择与设计
2. 挤型(Extrusion)散热片: 挤型的制造方式是由将材料在高压下强制流入 模孔中成形而使得固体转换为等截面的连续长 条。挤形是散热片制造中最广泛使用的方式， 设备投资的经额中等。可经由横切的方式产生 矩形的针状散热片，可产生锯齿状的鳍片以增 加10~20%的效能，但会降低挤型的速度。挤型 的高宽比限制可高到6，使用特殊模具设计时 则可到10的高宽比。
4. 散热片表面处理： 散热片表面做耐酸铝（Alumite） 或阳极处理可以增加辐射性能而增加
散热片的散热效能，一般而言，和颜色是白色或黑色关系不大。表面突起的 处理可增加散热面积，但是在自然对流的场合，反而可能造成空气层的阻碍， 降低效率。
上述之设计方式仅供散热片设计之参考，实际散热片设计时还需考虑与 组件以及环境的配合，尤其是高效能散热片的设计需配合实验量测验证以及 CFD 的分析模拟。
因此为了满足未来电子散热的需求，在散热片的形状、材料及制程上都必须 有更新的技术，此外整合其他散热组件的设计方式的也可以增加应用时的效率。 本次将介绍散热片的种类及制程，散热片的应用以及未来的设计需求。
＆散热片的种类＆
许多的散热片设计由于忽略了制造的概念，使得研发产品的可靠度及成本成 为最后量产的障碍。由制造方式来看，气冷的散热片可分为下面几种，如图一所 示，表一则为制程性能参数的整理。
表二各种不同散热片的材料比较
＃散热片设计的一般原则＃
接着我们进一步讨论散热片的详细的设计细节，首先介绍一般的方式， 这些点单的方法可以对一些应用简单的散热片设计提供设计标准： 1.包络体积以散热片的设计而言这里介绍一个简易的方法也就是包络体积的观 念所谓包络体积是指散热片所占的体积如果发热功率大，所需的散热片体积 就比较大。散热片的设计可就包络体积做初步的设计然后再就散热片的细部 如鳍片及底部尺寸做详细设计。发热瓦数和包络体基的关系如下式所示。
电子电路PCB的散热分析与设计
电子电路PCB的散热分析与设计随着科技的不断发展，电子设备已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
然而，在电子设备运行过程中，由于电路板上的元器件会产生大量的热能，如果散热不良，会导致设备性能下降、可靠性降低甚至出现安全问题。
因此，针对电子电路PCB的散热分析与设计至关重要。
本文将结合实际案例，对电子电路PCB的散热问题进行分析和讨论。
电路板的热阻：热阻是表示热量传递难易程度的物理量，值越小表示热量传递越容易。
电路板的热阻主要包括元器件的热阻和电路板本身的热阻，其中元器件的热阻受到其功耗、结点温度等因素的影响。
自然对流：自然对流是指空气在温度差的作用下产生的流动现象。
在电子设备中，自然对流可将热量从电路板表面传递到周围环境中，从而降低电路板温度。
然而，自然对流的散热效果受到空气流动速度、环境温度等因素的影响。
强迫通风：强迫通风是通过风扇等装置强制空气流动，以增强电子设备的散热能力。
强迫通风的散热效果主要取决于风扇的功率、风量等因素。
选择合适的导热材料：导热材料具有将热量从高温区域传导到低温区域的能力，常用的导热材料包括金属、陶瓷、石墨烯等。
在电路板设计中，应根据元器件的功耗和结点温度等因素，选择合适的导热材料。
提高电路板表面的散热能力：提高电路板表面的散热能力可以有效降低电路板的温度。
常用的方法包括增加电路板表面积、加装散热片、使用热管等。
合理安排元器件的布局：元器件的布局对电路板的散热效果有着重要影响。
在布局时，应尽量将高功耗元器件放置在电路板的边缘或中心位置，以方便热量迅速散出。
同时，应避免将高功耗元器件过于集中，以防止局部温度过高。
增强自然对流：自然对流是电路板散热的重要途径之一。
在电路板设计中，应尽量减少对自然对流的阻碍，如避免使用过高的结构、保持电路板表面的平整度等。
可在电路板下方或周围增加通风口或风扇等装置，以增强自然对流的散热效果。
采用强迫通风：强迫通风可以显著提高电子设备的散热能力。
电子设备热设计方法浅析
电子设备热设计方法浅析摘要：元器件的工作温度是影响电子产品使用寿命和可靠性的重要因素。
本文主要针对电子设备的热设计方法进行分析，阐述了热设计在产品研发过程中的必要性，提出了一些散热设计的思路和结构方案，希望可以为今后的设计工作提供参考。
关键词：电子设备；可靠性；散热设计；结构方案前言在电子产品的开发过程中，设计过程是其重要的环节之一。
这个过程中的安全性、稳定性等方面直接保证了产品的正常工作。
随着高功率集成芯片的快速发展，其单位面积的发热量急剧增加，导致电子设备的工作温度迅速增高，从而使设备更容易频繁的发生故障。
正确的热设计是电子产品可靠性保证的主要方法之一。
因此，对电子设备的散热设计进行研究变得至关重要。
1、热设计概念电子设备热设计系指对电子设备的热耗散单元以及整机或系统采用合适的冷却技术和散热结构设计，对其温升进行控制，从而保证电子设备或系统的正常工作和可靠性。
热设计按级别一般分为三类，电子机箱机柜的系统级热设计；电子模块、PCB板级的热设计；元器件芯片级别的热设计。
通常，对于工作环境相对固定的电子设备，其热应力主要来自两方面：设备或系统工作过程中，功率元器件耗散的热量，即由电能转换为热能；设备或系统周围的工作环境，通过导热、对流或辐射将热量传递给电子设备。
所以，热设计的总原则就是自热源至耗散空间（环境）之间提供一条尽可能低的热阻通路，使热量迅速的传递出去。
2、常用散热技术2.1自然散热2.1.1自然散热中的传导在大部分的情况下，元器件的热量主要利用接触面以热传导的形式散发。
界面热阻的理论计算公式如下：式中：θTIM——热界面材料有效综合热阻；KTIM——热界面材料的导热系数；T——热界面材料的厚度；Rc——热界面材料与接触表面的接触热阻。
在设计中要遵循以下基本原则：1）要尽量减少传热路径上的分界面，缩短传热路径；2）增大热传导面积，增加与发热器件的接触面积，保证接触面光滑平整；3）使用合适的导热界面材料，保证足够的接触压力，减少接触热阻。
电子产品的热设计
面积 、 短热传导的路径 ， 缩 在传 导 路 径 中不 应有 绝
热 或 隔热 元 件 、 用 导热 数 大 的材 料 制造 传 导 零 选
件 ： 流 是 固体 表 面 与 流 体 表 面 的热 流 动 ， 自然 对 有 对 流 和强 迫 对 流 之分 ． 电子产 品 中流 体通 常 是 指 在
部 温 升 降低 到所 要 求 的 范 围 ， 以保 证 产 品性 能 稳
定 ， 缓 产 品 零部 件 氧 化 、 减 老化 、 劳 或磨 损 ， 高 疲 提
产 品 的平 均无 故 障 工作 时 间 ， 而延 长 产 品 的使 用 从 寿命
２ 热 设 计 的 原 则
２１ 热传递 的方式 ．
温度 。
加 宽 印制 线 ， 以增 强元 器 件 引线 腿 对 印制 线 的热 传 导 和 增强 导 电性 ，必要 时可 以采 取 增 加 散热 器 、 在 元 器 件 与 散 热 材 料 间涂 抹 导 热 膏 等措 施 以增 加 元
器 件发 热量 的传 导散 热 。
元 器 件 的合 理 布 局 是 印 制 板 热 设 计 的重 要 内 容 ， 根 据 产 品 中各 热 源 的 发 热 情 况 ， 理 安 排 元 即 合 器 件 的位 置 ， 止元 器 件 热量 的积 蓄 以及 元 器件 之 防 间 的热 影 响 ， 以确保 元 器 件始 终 工 作在 允 许 的 工作 温 度 范 围 内。考 虑 到元 器 件 工作 的 发 热情 况 ， 元 在 器 件 布 局 上 一 般 将 热 敏 感 的元 器 件 置 于 温 度 最 低 的区域 ， 即对 于 自由 对 流 冷却 产 品 ， 敏 感 元 器 件 热 以能 够 放 在 底 部 ，而 其 它 元 器 件 放 置 在 它 们 的上 面 ， 对 于冷 壁 冷却 电路插 件 则 应将 热 敏 感 元器 件 而 靠 近插件 的边 缘 。此 外 ， 可能 设法 将 发热 元器 件 尽 沿 着冷 壁 均匀 散 开 ， 不要 使 热 敏元 器 件 与 发 热元 器
电子产品防水散热结构设计
电子产品防水散热结构设计
随着工业产品的不断升级，现在很多工业产品都需要防水及散热，目前国内有很多产品适应于工业产品防水及散热结构设计。
比如：GOEL防水透气膜、GOEL防水透气阀等！
对于机箱需要解决防尘、防潮、防水与散热问题，可以采用GOEL防水透气阀！在国内，各种户外机箱、电信机箱、高铁机箱等都利用GOEL防水透气阀解决防尘、防潮、防水与散热问题。
GOEL防水透气阀具有防水、防尘、防油污，防护等级达到IP68。
耐化学剂、耐高低温、抗老化等，提高产品苛刻环境中的可靠性。
防止结露、结雾，提高产品使用寿命。
微散热及平衡压差。
提高产品的完整性等特性！
同时解决防尘、防潮、防水与散热.
GOEL防水透气膜及防水透气阀产品可以解决工业产品防水及散热结构设计，目前大多数工业产品都有应用哦，如：LED灯具、汽车电机、电池、ECU、传感器、通讯设备、手机、电动理发器、电动剃须刀、电动牙刷、美容电动仪等。
自然散热电子产品的外壳热设计
自然散热电子产品的外壳热设计摘要：以有线电视网络传输数据监控模块为例，通过对其外壳的散热理论分析和仿真计算，研究和探讨了自然散热产品的外壳设计方法。
关键词：自然散热；外壳设计；压铸；铝合金；锌合金随着三网融合的推进，在广电传媒领域，数字化的新媒体带来了一场深刻的革命[1]。
有线电视网络双向化数字化改造是广电业占领新的信息产业版图的重要实施举措。
有线带宽的提高、高清视频、IP数据业务、语音业务、数据点播等的开展，对有线电视传输设备提出了更高的要求，热问题在产品的研发过程中越来越突出，特别是传输干路和支路上的野外型和室外型设备的设计研发。
这类设备以自然散热为主要散热途径，使用环境复杂多变，所在的网络平台历史较长，各地运营商对设备的要求和标准也参差不齐，产品结构方面可变的设计条件也有限，所有这些限制因素都增加了结构设计的难度，提出了更高的要求。
本文以有线电视网络传输数据监控模块（简称DOCSIS 模块）的设计为例，探讨了以自然散热为主的设备的外壳热设计要素和方法。
1.挑战和机遇DOCSIS模块是配合DOCSIS网络而产生的新模块，是代替现有HMS应答器的产品。
该模块普遍应用于CATV传输网络的光站和放大器设备中，这些设备基本都是野外型或是室外型。
由于HMS模块已经应用在诸多的光站和放大器平台中，因此，DOCSIS模块的外形尺寸和连接器位置都不能改变。
但由于DOCSIS模块功能的极大提升、新的集成芯片的使用，模块的功耗有成倍的增长。
在有限的空间范围内，模块热设计遇到了极大的挑战。
近十年，传统的锌、镁、铝合金的加工技术有较快的发展，导热材料的热导率有很大的提升，有限元热设计分析工具更是被广泛应用，这给外壳热设计提供了强有力的技术支持。
2.热设计理论分析为了达到理想的散热效率，将主要发热芯片与产品外壳通过导热材料相连，从而有效降低从芯片结到外部空气的传热热阻。
将产品的导热简化成下图，在此仅讨论稳态场产品的散热：其中t_j为芯片的结温，t_c为芯片的表面温度，γ是导热材料的厚度，t_TIM 是导热材料的温度，δ是外壳设计厚度，t_h是外壳的温度，t_a是模块工作的外部环境温度，h是机壳表面自然对流换热系数。
CFD散热基础知识介绍
CFD散热基础知识介绍人们对手机等电子产品的依赖程度越来越高，长时间用手机聊天、看影视剧、玩游戏，往往会导致手机迅速发热，而手机类电子产品发热温升超过10度，性能往往会下降50%以上，并且手机类电子产品发热严重会导致手机重启或者爆炸等意外事故的发生。
如何更好提升手机的散热性能并且预防上述意外事故的发生，需要借助CFD手段在手机类电子产品的研发阶段就“把好关”。
那么，CFD软件如何在手机类电子产品中产生作用？1电子热设计基础理论1热传递的方式热量传递的基本规律是热量从高温区域向低温区域传递，热量的传递方式主要包括三种：传导、对流、辐射。
•传导传导是由于动能从一个分子转移到另一个分子而引起的热传递。
传导可以在固体、液体或气体中发生，它是在不透明固体中发生传热的唯一形式。
对于电子设备，传导是一种非常重要的传热方式。
利用传导进行散热的方法有：增大接触面积，选择导热系数大的材料，缩短热流通路，提高接触面的表面质量，在接触面填导热脂或加导热垫，接触压力均匀等。
•对流对流是固体表面和流体表面间传热的主要方式。
对流分为自由对流和强迫对流，是电子设备普遍采用的一种散热方式——所谓的自然对流是因为冷、热流体的密度差引起的流动，而强迫风冷是由外力迫使流体进行流动，更多是因为压力差而引起的流动。
产品设计中提到的风冷散热和水冷散热都属于对流散热方式。
影响对了换热的因素很多，主要包含：流态（层流/湍流）、流体本身的物理性质、换热面的因素（大小、粗糙程度、放置方向）等。
•辐射辐射是在真空中进行传热的唯一方式，它是量子从热体（辐射体）到冷体（吸收体）的转移。
提高辐射散热的方法有：提高冷体的黑度，增大辐射体与冷体之间的角系数，增大辐射面积等。
2增强散热的方式电子产品的设计可以通过以下几种方式增强散热：•增加有效散热面积：散热面积越大，热量被带走的越多•增加强迫风冷的风速、增大物体表面的对流换热系数•减小接触热阻：在芯片与散热器之间涂抹导热硅脂或者填充导热垫片，可有效减小接触面的接触热阻，这种方法在电子产品中最常见。
电子产品热传设计-散热片的选择与设计
Ψ強制對流散熱片設計Ψ
隨著散熱的需求日益增加，散熱片的效率需要進一步提升，基本上 可透過兩個方式來改善，第一個方法是增加熱傳係數h，第二個方法則是 增加散熱面積，可由牛頓冷卻定律說明。
q=hA(Theat sink-Tair)
熱傳係數可以透過幾個方法增加： (1) 增加空氣流速: 這個是很直接的方法，可以配合風速高的風扇來達成目的，
2. 擠型(Extrusion)散熱片: 擠型的製造方式是由將材料在高壓下強制流入 模孔中成形而使得固體轉換為等截面的連續長 條。擠形是散熱片製造中最廣泛使用的方式， 設備投資的經額中等。可經由橫切的方式產生 矩形的針狀散熱片，可產生鋸齒狀的鰭片以增 加10~20%的效能，但會降低擠型的速度。擠型 的高寬比限制可高到6，使用特殊模具設計時 則可到10的高寬比。
圖二 散熱片應用之熱網路
Rjc 為封裝本身的特性，與封裝設計有關，在封裝完成後此值就固定，須由 封裝設計廠提供。
Rjc=(Tj-Tc) / P Tj 為晶片介面溫度，一般在微電子的應用為115℃~180℃，而在特定及軍事
的應用上則為65~80℃。Ta 的值在提供外界空氣時為35~45℃，而在密閉 空間或是接近其他熱源時則可定為50~60℃。
值。
CTE
Aluminum Copper
Copper-Molybdenum Cu 20%-Tungston 80%
Copper Graphie AlSiC Silicon
Ppm
23 17 7.2 7 2 6.5-8.0 3.3-4.2
K (熱傳導率)
W/m-K
209 390 195 250 ~350 180-210 150
可撓性製程
細長比高、重量最輕、散熱面 積大，可適用不同材料之接合
元器件沉板设计
元器件沉板设计一、引言元器件沉板是一种用于电子产品中的散热设计工艺。
在现代电子产品中，由于元器件的高密度集成和工作频率的提高，元器件产生的热量也越来越大，因此需要采取有效的散热措施来保证电子产品的稳定性和可靠性。
元器件沉板设计就是其中的一种重要方法。
二、元器件沉板的作用元器件沉板是一种导热材料制成的板子，可以吸收和传导元器件产生的热量。
它的作用主要有以下几个方面：1. 散热：元器件沉板通过与元器件紧密接触，将元器件产生的热量迅速传导到板子上，然后通过板子的表面散发出去，从而降低元器件的温度，保证元器件的正常工作。
2. 保护：元器件沉板可以起到保护元器件的作用，避免外界物体对元器件的物理损害。
3. 稳定性提升：元器件沉板可以提升电子产品的稳定性，避免因为元器件的过热而导致电子产品的故障或损坏。
三、元器件沉板的设计要点1. 材料选择：元器件沉板的材料应具有较高的导热性能，如铜、铝等金属材料，以确保热量能够迅速传导到板子上。
同时，材料的机械强度也是考虑的因素之一，要能够承受元器件的压力和重量。
2. 结构设计：元器件沉板的结构设计应满足元器件的散热需求。
板子的表面可以设计成有散热片或散热孔的形式，增加散热面积，提高散热效果。
另外，还需要考虑板子的厚度和尺寸，以及与元器件的接触面积和接触方式。
3. 安装方式：元器件沉板的安装方式应考虑与元器件的接触紧密度和稳定性。
可以采用螺钉或导热胶等方式固定板子与元器件的接触面。
4. 散热设计：元器件沉板的散热设计要充分考虑元器件的散热特性和工作条件。
可以根据元器件的功率、温度和工作环境等因素，计算出所需的散热量和散热面积，从而确定板子的尺寸和散热结构。
5. 绝缘设计：元器件沉板的绝缘设计也是需要考虑的因素之一，特别是在高压或高频率的电子产品中。
可以在板子的表面涂覆绝缘层，或在板子与元器件之间加入绝缘垫片等措施，以确保电子产品的安全性。
四、元器件沉板的应用元器件沉板广泛应用于各种电子产品中，特别是高性能计算机、通信设备、电源设备等领域。
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。
电子产品热设计原理和原则
热
L
D
热
冷
L
D
热
d
D
D
热
d
D
热
d
烟囱效应
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。
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。
烟囱效应形成的压差
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[℃])
油
----------------
50-1500
水蒸气
-----------------
5000-15000
水沸腾
2500-25000
------------------
自然散热主要由两部分组成：辐射换热+自然对流。其中辐射换热占的比例20~50%左右（跟物体温度及表面处理有关）
自然散热时，可以假设热交换系数10w/m2. ℃
自然对流
自然对流需考虑的问题
1.元器件布局是否合理
2.是否有足够自然对流空间
元器件与结构件之间保持13mm以上的距离；相邻两垂直发热表面，D/L=0.25；相邻垂直发热表面与冷表面，Dmin=2.5mm;邻近的水平发热圆柱体和冷的上表面,d/D=0.85;邻近的水平发热圆柱体和冷的垂直表面,d/D=0.7；邻近的水平发热圆柱体和冷的水平表面,d/D=0.65；进出风口尽量远离，避免气流短路。
自然对流换热系数
强制对流换热系数
乔思伯c2散热方案
乔思伯c2散热方案
乔思伯c2散热方案是针对电子产品散热问题的一种解决方案。
在现代电子产
品中，由于元器件功率密度增加和体积减小，散热问题变得越来越突出。
而乔思伯c2散热方案正是为了解决这一问题而设计的。
首先，乔思伯c2散热方案采用了高效的散热材料。
这些材料具有良好的导热
性能和散热性能，能够有效地将元器件产生的热量传导和散发出去，从而降低元器件的工作温度，提高电子产品的稳定性和可靠性。
其次，乔思伯c2散热方案还采用了合理的散热结构设计。
通过优化散热结构，能够有效地增大散热面积，提高散热效率。
同时，合理的散热结构设计还能够减小散热风阻，提高散热风速，进一步提高散热效果。
除此之外，乔思伯c2散热方案还结合了智能散热控制技术。
通过传感器实时
监测元器件的工作温度，智能控制散热设备的运行，根据实际工作条件和散热需求进行调节，以达到最佳的散热效果，同时尽量减小能耗，提高能效比。
总的来说，乔思伯c2散热方案是一种综合性的解决方案，能够有效地解决电
子产品散热问题。
它不仅采用了高效的散热材料和合理的散热结构设计，还结合了智能散热控制技术，能够在保证散热效果的同时尽量减小能耗，提高电子产品的性能和可靠性。
在今后的电子产品设计中，乔思伯c2散热方案将会发挥越来越重要的作用，
为电子产品的稳定性和可靠性提供强有力的支持。
相信随着技术的不断进步，乔思伯c2散热方案将会不断完善和发展，为电子产品的发展注入新的活力。
电子产品散热器的设计
电子产品散热器的设计李小松（湖南理工学院，湖南岳阳４１４０００）摘要：对电子产品使用的散热器的散热原理、主要影响因素进行了分析，建立了数理模型，并对如何选择散热器提供了一些可行的依据。
关键词：散热器；热敏电阻；温度；自然对流；强迫对流中图分类号：ＴＭ９２５．１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－５４６８（２００５）０５－００３０－０４ＤｅｓｉｇｎｏｆｆｏｒｈｅａｔｓｉｎｋｓｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓＬＩＸｉａｏ－ｓｏｎｇ（ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｅｙａｎｇ４１４０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｅａｔｓｉｎｋｓｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｔｈｅｍａｉｎｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｍａｔｈｅｎａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｓｏｍｐｒａｃｔｉｃａｌｒｕｌｅｓｆｏｒｃｈｏｏｓｉｎｇｈｅａｔｓｉｎｋｓｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔｓｉｎｋ；ｔｈｅｒｍａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｎａｔｕｒａｌｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ；ｆｏｒｃｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ１引言随着芯片的集成度、功率的日愈提高以及产品的微型化，电子产品所产生的热量大大增加。
虽然造成电子产品故障的原因很多，但高温是其中最主要的因素（其它依次为振动、潮湿、灰尘等）。
温度对电子产品可靠性的影响高达６０％，由此表明：温度降低，产品的可靠性及寿命就会增加。
因此，必须加快散热速度，有效地控制产品的工作温度，使其不超过极限范围，以提高产品的可靠性并延长寿命。
在通常情况下，传热的方式主要有传导、对流和辐射３种。
而在实际应用中，散热的主要措施是散热器及风扇两种方式或两种同时使用。
这里主要讨论散热器的散热问题。
２散热原理散热器是一个可将热量从发热件的热表面散发到外界冷空气中的金属装置。
电子产品散热设计计算(电子工程)
电子产品散热设计计算(电子工程)介绍本文档旨在介绍电子产品散热设计计算的基本原理和方法。
散热是电子产品设计中非常重要的一环，合理的散热设计可以确保电子产品的稳定运行和延长使用寿命。
散热设计原理电子产品在工作过程中会产生热量，如果这些热量不能及时散发，会导致电子元器件温度升高，进而影响其性能和寿命。
因此，散热设计的目标是将热量迅速有效地传导、传输和散发出去。
散热设计计算方法热传导计算热传导计算用于评估热量在导热介质中的传导能力。
常用的计算方法包括：1. 热传导方程：根据热传导方程计算热传导的稳态或非稳态过程。
2. 导热系数：确定导热介质的导热性能，根据材料的导热系数进行计算。
热对流计算热对流计算用于评估热量在流体中的传导能力。
常用的计算方法包括：1. 对流换热方程：根据对流换热方程计算流体中的热对流传导。
2. 对流换热系数：确定流体对流导热性能，根据流体的流速、温度等参数计算。
散热器设计计算散热器是常用的散热设备，用于增加散热表面积以提高散热效果。
散热器设计计算常用方法包括：1. Oberbeck-Boussinesq公式：用于计算自然对流散热器的换热量。
2. Fin理论：用于计算片翅散热器的换热量，包括累积效应、传热阻抗等参数。
结论本文档介绍了电子产品散热设计计算的基本原理和方法，包括热传导计算、热对流计算和散热器设计计算。
合理的散热设计可以确保电子产品的稳定运行和延长使用寿命。
在实际应用中，应根据具体情况选择适用的计算方法，并结合实验验证，以确保散热设计的准确性和可靠性。
led散热解决方案
led散热解决方案
《LED散热解决方案》
LED是一种常见的发光二极管，在很多领域得到广泛应用，
比如照明、显示屏、汽车灯等。
然而，LED的发光会产生热量，如果没有有效的散热解决方案，就会影响LED的性能和
寿命。
针对LED散热问题，市场上出现了各种各样的解决方案。
其中，一种常见的方法是使用铝基板散热。
铝基板有着良好的导热性能，能够有效将LED产生的热量散发出去，从而保持
LED的稳定工作温度。
另外，还有一些更先进的散热技术，
比如采用导热管、石墨片等材料，来提高LED的散热效果。
除了材料的选择，散热结构也是影响散热效果的关键因素。
通常，LED散热解决方案还包括散热片、散热风扇等部件，通
过合理设计和布局，来增强热量的传导和散发。
此外，还有一些智能散热解决方案，比如搭载温度感应器和自动调节系统的LED散热器。
这些解决方案能够根据LED工作
温度实时调节散热性能，保证LED在最佳的工作状态下运行。
总的来说，LED的散热问题是需要重视的，采用正确的散热
解决方案能够保证LED的稳定工作和延长使用寿命。
随着技
术的不断进步，相信LED散热解决方案会越来越完善。
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。
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产品的热设计方法介绍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。
介绍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。
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。
授课内容风路的设计方法20分钟产品的热设计计算方法40分钟风扇的基本定律及噪音的评估方法20分钟海拔高度对热设计的影响及解决对策20分钟热仿真技术、热设计的发展趋势50分钟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。
热仿真技术：了解热仿真的目的、要求，常用热仿真软件介绍。
热设计的发展趋势：了解最新散热技术、了解新材料。
风路设计方法自然冷却的风路设计设计要点✓机柜的后门(面板)不须开通风口。
✓底部或侧面不能漏风。
✓应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。
✓机柜上部的监控及配电不能阻塞风道，应保证上下具有大致相等的空间。
✓对散热器采用直齿的结构,模块放在机柜机架上后,应保证散热器垂直放置,即齿槽应垂直于水平面。
对散热器采用斜齿的结构,除每个模块机箱前面板应开通风口外,在机柜的前面板也应开通风口。
风路设计方法自然冷却的风路设计设计案例风路设计方法自然冷却的风路设计典型的自然冷机柜风道结构形式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。
✓如果风扇同时冷却散热器及模块内部的其它发热器件，应在模块内部采用阻流方法，使大部分的风量流入散热器。
✓进风口的结构设计原则：一方面尽量使其对气流的阻力最小，另一方面要考虑防尘，需综合考虑二者的影响。
✓风道的设计原则风道尽可能短，缩短管道长度可以降低风道阻力；尽可能采用直的锥形风道，直管加工容易，局部阻力小；风道的截面尺寸和出口形状，风道的截面尺寸最好和风扇的出口一致，以避免因变换截面而增加阻力损失，截面形状可为园形，也可以是正方形或长方形；风路设计方法强迫冷却的风路设计典型结构风路设计方法强迫冷却的风路设计电源系统典型的风道结构-吹风方式风路设计方法热设计的基础理论自然对流换热大空间的自然对流换热N u=C(G r.P r)n.定性温度：t m=(t f+t w)/2定型尺寸按及指数按下表选取热设计的基础理论自然对流换热有限空间的自然对流换热垂直封闭夹层的自然对流换热问题分为三种情况：(1) 在夹层内冷热壁的两股流道边界层能够相互结合，形成环流；(2) 夹层厚度δ与高度之比δ/h>0.3时，冷热的自然对流边界层不会相互干扰，也不会出现环流，可按大空间自然对流换热计算方法分别计算冷热的自然对流换热；(3) 冷热壁温差及厚度均较小，以厚度为定型尺寸的Gr=(Bg△t δ3)/υ3<2000时，通过夹层的热量可按纯导热过程计算。
热设计的基础理论自然对流换热有限空间的自然对流换热水平夹层的自然对流换热问题分为三种情况：(1) 热面朝上，冷热面之间无流动发生，按导热计算；(2) 热面朝下，对气体Gr.Pr<1700,按导热计算；(3) 有限空间的自然对流换热方程式：Nu =C(Gr.Pr)m(δ/h)n定型尺寸为厚度δ，定性温度为冷热壁面的平均温度Tm =(tw1+tw2)热设计的基础理论流体受迫流动换热管内受迫流动换热管内受迫流动的特征表现为：流体流速、管子入口段及温度场等因素对换热的影响。
入口段：流体从进入管口开始需经历一段距离后管两侧的边界层才能够在管中心汇合，这时管断面流速分布及流动状态才达到定型。
这段距离称为入口段。
入口段管内流动换热系数是不稳定的，所以计算平均对流换热系数应对入口段进行修正。
在紊流时，如果管长与管内径之比L/d>50则可忽略入口效应，实际上多属于此类情况。
管内受迫层流换热准则式：N u=0.15R e0.33 P r0.43G r0.1(P r/P rw)0.25管内受迫紊流换热准则式：t w>t f N u=0.023R e0.8 P r0.4.t w<t f N u=0.023R e0.8 P r0.3热设计的基础理论流体动力学基础流量与断面平均流速流量：单位时间内流过过流断面的流体数量。
如数量以体积衡量称为体积流量Q；单位为m3/s(CFM)；如数量用重量衡量称为重量流量G，单位为Kg/s。
二者的关系为：G=γQ断面平均流速：由于流体的粘性，过流断面上各点的流速分布不均匀，根据流量相等原则所确定的均匀流速称为断面平均流速。
单位m/s(CFM)V＝Q/A湿周与水力半径湿周：过流断面上流体与固体壁面相接触的周界长度。
用x表示，单位m。
水力半径：总流过过流断面面积A与湿周x之比称为水力半径，应符号R表示，单位M。
恒定流连续性方程对不可压缩流体：V1A1=V2A2.对可压缩流体：ρ1V1A1=ρ1V2A2热设计的基础理论流体动力学基础恒定流能量方程对理想流体：Z＋p/γ+v2/2g=常数实际流体:由于粘性作为会引起流动阻力，流体阻力与流体流动方向相反作负功，使流体的总能量不断衰减，每个断面的Z＋p/y+v2/2g≠常数，假设流体从断面1到断面2的能量损失为h w，则元流的能量方程式为：Z1＋p1/γ+v12/2g＝Z2＋p2/γ+v22/2g＋h w热设计的基础理论流体动力学基础流体流动的阻力:由于流体的粘性和固体边界的影响，使流体在流动过程中受到阻力，这个阻力称为流动阻力，可分为沿程阻力和局部阻力两种。
沿程阻力：在边界沿程不变的区域，流体沿全部流程的摩檫阻力。
局部阻力：在边界急剧变化的区域，如断面突然扩大或突然缩小、弯头等局部位置，是流体的流体状态发生急剧变化而产生的流动阻力。
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。
R e=Vd e/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。
R e=Vd e/ν<2300 紊流热设计的基础理论流体动力学基础管内层流沿程阻力计算(达西公式)h f=λ(L/d e)(ρV2/2)λ－沿程阻力系数，λ＝64/Re管内紊流沿程阻力计算h f=λ(L/d e)(ρV2/2)λ＝f(R e，ε/d)，即紊流时沿程阻力系数不仅与雷诺数有关，还与相对粗糟度ε有关。
尼古拉兹采用人工粗糟管进行试验得出了沿程阻力系数的经验公式：紊流光滑区：4000<Re<105, λ采用布拉修斯公式计算：λ＝0.3164/R e0.25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。
d e=4A/x局部阻力h j＝ξρV2/2ξ－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。
散热器的设计方法散热器冷却方式的判据对通风条件较好的场合：散热器表面的热流密度小于0.039W/cm2，可采用自然风冷。
对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度小于0.024W/cm2，可采用自然风冷。
散热器强迫风冷方式的判据对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
对通风条件较恶劣的场合：散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。
散热器的设计方法散热器设计的步骤通常散热器的设计分为三步1:根据相关约束条件设计处轮廓图。
2:根据散热器的相关设计准则对散热器齿厚、齿的形状、齿间距、基板厚度进行优化。
3:进行校核计算。
散热器的设计方法自然冷却散热器的设计方法考虑到自然冷却时温度边界层较厚，如果齿间距太小，两个齿的热边界层易交叉，影响齿表面的对流，所以一般情况下，建议自然冷却的散热器齿间距大于12mm，如果散热器齿高低于10mm，可按齿间距≥1.2倍齿高来确定散热器的齿间距。
自然冷却散热器表面的换热能力较弱，在散热齿表面增加波纹不会对自然对流效果产生太大的影响，所以建议散热齿表面不加波纹齿。
自然对流的散热器表面一般采用发黑处理，以增大散热表面的辐射系数，强化辐射换热。
由于自然对流达到热平衡的时间较长，所以自然对流散热器的基板及齿厚应足够，以抗击瞬时热负荷的冲击，建议大于5mm以上。
散热器的设计方法强迫冷却散热器的设计方法在散热器表面加波纹齿，波纹齿的深度一般应小于0.5mm。
增加散热器的齿片数。
目前国际上先进的挤压设备及工艺已能够达到23的高宽比，国内目前高宽比最大只能达到8。
对能够提供足够的集中风冷的场合，建议采用低温真空钎焊成型的冷板，其齿间距最小可到2mm。
采用针状齿的设计方式，增加流体的扰动，提高散热齿间的对流换热系数。
当风速大于1m/s(200CFM)时，可完全忽略浮升力对表面换热的影响。
散热器的设计方法在一定冷却条件下，所需散热器的体积热阻大小的选取方法散热器的设计方法在一定的冷却体积及流向长度下，确定散热器齿片最佳间距的大小的方法散热器的设计方法不同形状、不同的成型方法的散热器的传热效率比较散热器的设计方法散热器的相似准则数及其应用方法相似准则数的定义散热器的设计方法散热器的相似准则数及其应用方法相似准则数的应用散热器的设计方法散热器的基板的优化方法散热器的设计方法不同风速下散热器齿间距选择方法散热器的设计方法不同风速下散热器齿间距选择方法散热器的设计方法优化散热器齿间距的经验公式及评估风速变化对热阻的影响的经验公式散热器的设计方法辐射换热的考虑原则如果物体表面的温度低于50℃，可忽略颜色对辐射换热的影响。