SH第1部分 电子设备热设计基本概念
第一章电子设备热设计基本知识
c. 辐射换热网络法 任意两表面间的辐射网络如下图所示：
图中Eb1和Eb2分别代表同温度下的表面1和表面2的黑体 辐射力；J1和J2分别为表面1和表面2的有效辐射。
2 传热方程
传热的基本计算公式为：
At
式中：Φ —— 热流量，W； Κ——传热系数，W/(m2·℃)； A —— 传热面积，m2；
t / x —— x方向的温度变化率，℃/m。 负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向相
反。
无限大平板一维导热
q
tw1 tw2
t r
Φ
tw1 tw2
t R
A
R
A
导热热阻
r
单位面积导热热
阻
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
0
x
tw1
Q
tw2
A
图 导热热阻的图示
单层圆筒壁的导热
Φ
2 rlq
tw1 tw2 ln(r2 r1)
P=VI 理论上是可以这样计算的。实际大多是元器件
厂家提供的。第15-19页 1有源器件 2无源器件
有热源如果任由它发热不去考虑散热，那么有 可能温度会超过元器件工作温度。
因此有必要人为构造散热途径。 比如电加热器烧干。 接下来我们看看散热是怎么回事。 热量传递有三种方式：导热；对流和热辐射
一、导热
3.3 冷却方法选择示例
功耗为300W的电子组件，拟将其装在一个248mm×381mm
×432mm的机柜里，放在正常室温的空气中，是否需要对此机柜采 取特殊的冷却措施？是否可以把此机柜设计得再小一些？
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。
电子产品热设计培训稿
由于体积功率密度很小，而热流密度值与自然空气冷却的最大热 流密度比较接近，所以不需要采取特殊的冷却方法，而依靠空气自然 对流冷却就足够了。
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三、机箱自然对流热设计 影响自然对流冷却的主要因素
印制板的间距 电子元件耗散功率及布局 自然对流换热表面传热系数 机箱表面和环境空气之间的温差 机箱表面积
（4）各个元器件的参数选择、安装位置与方式必须符合散热要 求。 a、元器件的发热表面与散热表面之间的接触热阻应尽可能小。 b、根据元器件的损耗大小及温升要求确定是否加装散热器。 c、模块的控制回路中尽可能加装温度继电器、压力继电器等热 保护回路， 以提高系统的可靠性。
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二、热设计的方法
（三）热设计遵循的原则
热阻、系统热阻）。温差越大，热流量就越大。△T＝RQ 热阻的单位是℃/W。
6
一、热设计基本知识
热设计的有关概念
（8）热阻网络 热阻的串联、并联或混联形成的热流 路径图。
（9）功耗 电子设备工作时需要电功率，因为元器件 并非完全有效，因而有不少功率转换成热。如果找不 到一条通路来散热，温度就会升高。这个热流量就是 功耗。
0.90
0.90
85
100
115
10
二、热设计的方法
（二）常用冷却方法的选择和设计要求 电子设备的冷却方法包括自然冷却、强迫空气冷却、强迫
液体冷却、蒸发冷却、热电致冷(半导体致冷)、热管传热和其 它冷却方法（如导热模块、冷板技术等）。其中自然冷却、 强迫空气冷却、强迫液体冷却和蒸发冷却是常用的冷却方法。
由于铜皮散热太快，容易造成焊接不良，必须进行隔热设计，常见的隔热设计 方法如图 7 所示。
电子设备热设计基础(电子部讲课做讲义用1)
Thermal Sink
(environment)
热阻与热流量和温度的关系
热设计基本考虑
降低热耗
•
Rt = ∆ t / Q
器件的热耗一般受器件厂工艺水平的制约
• VLSI 的总热耗一般低于 NPN 器件的热耗，但从热流密度的角 器件的热耗， 度看，不可一概而论。 度看，不可一概而论。 • • 控制周围环境向器件的热量传递。 控制周围环境向器件的热量传递。 从结构措施上减小动力增温（ 摩擦热的传输等）。 从结构措施上减小动力增温（如 摩擦热的传输等）。
热对系统可靠性的影响
据统计 电子设备的失效原因中有55 是由于温度过高引起的。 55％ （1）电子设备的失效原因中有55％是由于温度过高引起的。 电子元器件温度每升高10℃ 其可靠性下降一倍。 10℃， （2）电子元器件温度每升高10℃，其可靠性下降一倍。
摘自 美空军整体计划分析报告
热量产生的原因
热设计的目的
电子设备的热设计系指利用热传递特性 电子设备的热设计系指利用热传递特性对电子设备的 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， 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、 以对它们的温升进行控制，从而保证电子设备或系统正常、 温升进行控制， 可靠地工作。 可靠地工作。 热传递的方式：传导、对流、辐射。 热传递的方式：传导、对流、辐射。 一般来说，这三种形式在电子系统的热传输中所占 一般来说， 的比例分别为60％、20％、20 的比例分别为60％、20％、20％。 60％、20％、20％。
热设计的有关概念
（5） 热流密度 单位面积的热流量。 单位面积的热流量。 （6） 体积功率密度 单位体积的热流量。 单位体积的热流量。 （7） 热阻 热量在热流路径上遇到的阻力（内热阻、外热阻、 热量在热流路径上遇到的阻力（内热阻、外热阻、系统 热阻） 温差越大，热流量就越大。 热阻） 。温差越大，热流量就越大。△T＝RQ 热阻的单位是 /W。 ℃/W。
电子行业电子设备热设计基础
电子行业电子设备热设计基础引言在电子行业中，电子设备的热设计是非常重要的。
随着电子设备的不断发展，其功能越来越强大，性能越来越高，工作时产生的热量也越来越大。
如果电子设备的热量不能有效地散出去，会导致设备过热，影响设备的性能甚至损坏设备。
因此，合理的热设计对于电子设备的可靠性和稳定性至关重要。
本文将介绍电子行业电子设备热设计的基础知识，包括热传导、热辐射、热对流等方面的内容，帮助读者了解电子设备热设计的重要性并掌握一些基本的设计原则和方法。
热传导热传导是指热能通过物质的传导方式传递的过程。
在电子设备中，常见的热传导方式有三种：导热、对流和辐射。
导热导热是通过物质内部的分子或电子的碰撞传递热能的过程。
导热的速度和效率取决于物质的热导率和传热面的接触情况。
为了提高导热效率，我们可以采用导热材料，如铜、铝等，作为散热板或散热片，将其与电子元件紧密接触以增大接触面积。
对流对流是指热量通过流体（如空气）的对流传递的过程。
当电子设备工作时产生的热量无法直接通过导热方式散出去时，就需要依靠对流来进行热散热。
在设计电子设备时，我们需要合理设置散热孔和散热风扇等设备，以增加热量与周围空气的接触面积，提高对流散热效率。
辐射辐射是指热能以电磁辐射的形式传递的过程。
热辐射是无需传递介质的热传递方式，在电子设备中发挥重要作用。
通过合理设置散热片、散热器等辐射表面，可以增大辐射能量的发射和吸收。
此外，还可以利用红外线热成像等技术来监测电子设备中的热辐射情况，及时发现问题并采取相应的措施。
设计原则和方法在进行电子设备热设计时，需要遵循一些基本的设计原则和方法，以确保设备的稳定运行和长寿命。
合理布局在电子设备的布局设计中，需要考虑到热量的产生和散热的位置。
将产热元件和散热结构合理布置，减少热量在设备内部的积聚，有利于热量的迅速散出，提高散热效率。
优化散热结构为了提高散热效果，可以采用散热片、散热器等散热结构来增大热量与周围环境的接触面积。
电子产品热设计
目录摘要： (2)第1章电子产品热设计概述： (2)第1.1节电子产品热设计理论基础 (2)1.1.1 热传导： (2)1.1.2 热对流 (2)1.1.3 热辐射 (2)第1.2节热设计的基本要求 (3)第1.3节热设计中术语的定义 (3)第1.4节电子设备的热环境 (3)第1.5节热设计的详细步骤 (4)第2章电子产品热设计分析 (5)第2.1节主要电子元器件热设计 (5)2.1.1 电阻器 (5)2.1.2 变压器 (5)第2.2节模块的热设计 (5)电子产品热设计实例一：IBM “芯片帽”芯片散热系统 (6)第2.3节整机散热设计 (7)第2.4节机壳的热设计 (8)第2.5节冷却方式设计： (9)2.5.1 自然冷却设计 (9)2.5.2 强迫风冷设计 (9)电子产品热设计实例二：大型计算机散热设计： (10)第3章散热器的热设计 (10)第3.1节散热器的选择与使用 (10)第3.2节散热器选用原则 (11)第3.3节散热器结构设计基本准则 (11)电子产品热设计实例三：高亮度LED封装散热设计 (11)第4章电子产品热设计存在的问题与分析： (15)总结 (15)参考文献 (15)电子产品热设计摘要：电子产品工作时，其输出功率只占产品输入功率的一部分，其损失的功率都以热能形式散发出去，尤其是功耗较大的元器件，如：变压器、大功耗电阻等，实际上它们是一个热源，使产品的温度升高。
因此，热设计是保证电子产品能安全可靠工作的重要条件之一，是制约产品小型化的关键问题。
另外，电子产品的温度与环境温度有关，环境温度越高，电子产品的温度也越高。
由于电子产品中的元器件都有一定的温度范围，如果超过其温度极限，就将引起产品工作状态的改变，缩短其使用寿命，甚至损坏，使电子产品无法稳定可靠地工作。
第1章电子产品热设计概述：电子产品的热设计就是根据热力学的基本原理，采取各种散热手段，使产品的工作温度不超过其极限温度，保证电子产品在预定的环境条件下稳定可靠地工作。
设备的热设计
电子设备结构设计原理---电子设备热设计 情景1 机构的分析与选用
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一、热设计基本知识
热控制基本原则: 3.2 热控制基本原则: 热控制系统设计的基本任务是在热源 和热沉之间建立一条低热阻的通道， 和热沉之间建立一条低热阻的通道，保 证热量迅速传递出去， 证热量迅速传递出去，以便满足可靠性 要求。 要求。 1)可用性 1)可用性 3)相容性 3)相容性 2)可靠性 2)可靠性 4)维修性 4)维修性
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二、电子设备热设计理论基础
2、对流换热 1）对流换热：流动的流体（液体或气 对流换热：流动的流体（ 与固体面直接接触时， 体）与固体面直接接触时，由于温差 引起的相互之间的热能传递。 引起的相互之间的热能传递。 对流换热时既有流体分子间的导热作 又有流体本身的对流作用。 用，又有流体本身的对流作用。所以对流 换热是一种复杂的换热过程。 换热是一种复杂的换热过程。
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二、电子设备热设计理论基础
温度梯度： 2) 温度梯度：
∆t ∂t lim =n ∆n ∂n
20 30 40
50
等温面法线方向上温度增量与法 向距离之比的极限称为温度梯度
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二、电子设备热设计理论基础
在多层壁材料的导热计算时， 在多层壁材料的导热计算时，一般 都是假设层与层间完全紧密接触的理想 情况。实际上， 情况。实际上，接触表面不可能绝对平 整和光滑，即实际是离散接触。 整和光滑，即实际是离散接触。 这样，在接触面处就会出现温差， 这样，在接触面处就会出现温差， 这种在接触面处产生的附加热阻， 这种在接触面处产生的附加热阻，称为接 触热阻
电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及进展
电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及进展一、本文概述随着电子技术的飞速发展和广泛应用，电子设备热分析、热设计及热测试技术在保障电子设备性能稳定、提升系统可靠性以及延长设备寿命等方面发挥着越来越重要的作用。
本文旨在对电子设备热分析、热设计及热测试技术的当前综述及进展进行全面探讨，以期为相关领域的研究与应用提供有益的参考。
本文将首先概述电子设备热分析、热设计及热测试技术的基本概念、原理及其在电子设备中的重要性。
随后，将详细介绍当前热分析技术的最新进展，包括数值分析、实验测量以及仿真模拟等方面的技术突破和应用实例。
在热设计方面，本文将探讨新型散热结构、材料以及优化算法的研究与应用，以提高电子设备的散热效率和可靠性。
本文将综述热测试技术的发展动态，包括新型测试方法、测试设备以及测试标准的制定与实施。
通过本文的综述，读者可以对电子设备热分析、热设计及热测试技术的现状和发展趋势有更为深入的了解，为相关领域的研究与实践提供有益的启示和借鉴。
二、电子设备热分析技术随着电子设备向高度集成化、小型化和高功率密度方向发展，热分析技术在电子设备设计中的重要性日益凸显。
电子设备热分析技术主要包括稳态热分析和瞬态热分析两大类。
稳态热分析主要关注设备在稳定工作状态下的热量分布和温度场。
通过稳态热分析，可以预测设备在长时间运行过程中的热性能，评估其散热设计的合理性。
常用的稳态热分析方法包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）和边界元法（BEM）等。
这些方法可以通过建立设备的热模型，模拟其在稳定工作状态下的热传导、对流和辐射等热传递过程，从而得到设备的温度分布和热流密度等信息。
瞬态热分析则主要关注设备在启动、关机、负荷变化等瞬态过程中的热性能。
瞬态热分析对于评估设备在极端条件下的热稳定性和可靠性具有重要意义。
常用的瞬态热分析方法包括瞬态热网络法、瞬态热有限元法等。
这些方法可以模拟设备在瞬态过程中的热传递和热响应，从而得到设备在不同时间点的温度分布和热流密度等信息。
电子组装工艺和设备第二章电子设备的热设计第1节概述-PPT文档资料
对流换热量的计算关系为：
Q t t F tF w f
Q—对流换热量；
tw、tf—壁面和流体的平均温度； F—换热面积，； α —平均对流换热系数，它表示当流体和 壁面的温度差为1℃时，在单位时间内单 位壁面面积和流体交换的热量，它的大小 说明对流换热的强弱。
将上式改写成
在流体和平板的温度不随时间变化 的情况下，整个的传热过程如下： 左边的热流体将热量首先传递给左 侧板面，然后此热量由左侧板面传递 给右侧板面，最后同一热量又由右侧 板面传递给冷流体，可以看作是一个 对流换热-导热-对流换热的综合过程， 从而实现了热量从热流体通过间壁传 递给冷流体的过程。
从热流体到左侧壁面的热传递属于对流换 热过程，其传递的热量为
热设计定义 就是根据传热学的基本原理,采取各种 散热手段，使设备的工作温度不超过其极 限温度，从而保证电子设备在预定的环境 条件下稳定可靠地工作。
热设计分类 按传热机理： 自然冷却 强迫冷却 液体冷却 蒸发冷却
冷却方法的选择 依据：热流密度、表面散热功率系数、 体积发热功率系数 热流密度：单位面积（1平方米）的截面内 单位时间（1秒）通过的热量。 表面散热功率系数：单位面积内所能散发 出去的功率大小。 体积发热功率系数：单位体积内发热功率 的大小。
KF F F 2 F 1
即它是三个热阻的串联， 热流体的对流换热热阻1/(1F)； 平壁的导热热δ /(λ F)； 冷流体的对流换热热阻1/(2F)
热的传递方式
热是物体的内能，称为热能。哪里有 温度差，哪里就有换热现象，就有热 量传递。热量总是自发地由高温物体 传向低温物体。 热能的传递方式主要有三种：热传导、 对流换热、辐射换热。
电子设备热设计基本知识
•热设计的有关概念
•对流：固体表面与流体表面传热的主要方式。 •自然对流：流体的运动是由于流体密度差和温度梯度引起的。
•在自然对流传热中，上部较冷流体与底 部较热流体间的密度差引起流体温升
•热设计的有关概念
•强迫对流：流体的运动是由外力（如风机、风扇或泵）造成的。
•强迫对流
•热设计的有关概念
• 压降：当流体流经固体物质或物体在导管内流动时 ，摩擦、流动面积的限制或方向的突变会阻止这种流动 。结果产生压力损失或压力下降。 • 需要用风机或泵来克服这种压降。流速越高，表面 越不规则，则压降越大。 • 在强迫对流系统中，冷却剂流动通路的几何形状及 系统压降是重要的问题。
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。 • 热传递的方式：传导、对流、辐射。 • 一般来说，这三种形式在电子系统的热传输中所占的 比例分别为60％、20％、20％。
热设计的有关概念
•（5） 热流密度 • 单位面积的热流量。 •（6） 体积功率密度 • 单位体积的热流量。 •（7） 热阻 • 热量在热流路径上遇到的阻力（内热阻、外热阻、系统热 阻） 。温差越大，热流量就越大。△T＝RQ 热阻的单位是 ℃/W。
•热设计的有关概念
•内热阻： • 产生热量的点或区域与器件表面指定点（安装表面）之间的 热阻。晶体管和微电路的内热阻是指结到外壳间的热阻θjc。外 热阻： • 器件上任意参考点（安装表面）与换热器间，或与设备、冷 却流体或环境交界面之间的整个热阻。 •系统热阻： • 设备外表面与周围空间或换热器与冷却流体间的热阻。
•热设计基本考虑
电子设备热设计概述
电子设备热设计概述【摘要】热设计在电子设备设计中具有重要作用，散热效果的好坏直接影响设备的性能指标和使用寿命。
如何提高产品的散热性能成为迫切需要解决的问题。
本文就热量传递方式、冷却方式的选择以及电子设备热设计方法等方面进行了简要概述。
【关键词】热设计；热量传递；散热0.引言现代电子设备结构越来越小，性能要求越来越高，不但支持多任务功能，而且具有更好的便携功能，由此会产生更多的系统热量，更大的热流密度。
大量的系统热量在设备中聚集，会严重影响设备的性能指标及使用寿命。
在电子产品中，高温对电子产品的影响包括，绝缘性能退化，元器件损坏，材料的热老化，低熔点焊缝开裂及焊点脱落，从而导致整个产品的性能下降以至完全失效。
因此在许多现代化产品的设计，特别是可靠性设计中，热设计已占有越来越重要的地位。
1.热设计概述1.1 热设计概述热设计是整个系统设计的一部分，它往往与结构设计、内部布局、电磁兼容要求等设计耦合在一起，必须综合考虑才能使整个产品达到优异的性能。
根据相关标准和规范，通过对产品各组成部分的热分析，确定所需散热措施，以调节所有机械部件、电子器件和其它一切与热有关的零部件的温度，使其本身及其所处的工作环境的温度都不超过标准和规范所规定的温度范围。
对于电子产品，最高和最低允许温度的计算应以元器件的耐热性能和应力分析为基础，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。
通过热设计在满足性能要求的前提下尽可能减少设备内部产生的热量，减少热阻，选择合理的冷却方式，保证设备在散热方面的可靠性。
1.2 热量传递方式热量传递有三种方式：传导、对流和辐射。
传导：两个良好接触的物体之间的能量交换或一个物体内由于温度梯度引起的内部能量交换。
对流：流动的流体（气体或液体）与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。
根据引起流动的原因可以分为自然对流和强制对流。
辐射：物体通过电磁波来传递热量的方式称为热辐射。
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固液相变温控
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Typical Capabilities of Cooling Methods*
10000 1000 100 10 1 0.1
一维导热公式及其与欧姆定律公式类比
9单层平壁
δ——平壁厚度（m）； tw1——热壁面温度（℃）； tw2——冷壁面温度（℃）； k——壁材料的导热系数（W/m. ℃）； A——与导热方向垂直的截面积（㎡）
9与欧姆定律公式的相似性及其作用； 9引入热阻概念
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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GJB/ 299B－1998《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。工程上为简便计 算，通常采用元器件经降额设计后允许的最高温度值做 为热设计目标。
Kc——接触传热系数
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传导应用例：芯片封装
热阻的电网络模拟 从晶片传到外壳经过5个环节 晶片的热阻； 晶片粘接剂（导热胶）热阻 基底(substrate)的热阻 基底粘接剂（焊锡）热阻 封装(package)的热阻
V 300 = 0.0073(W / cm 3 ) 24.8 × 38.1 × 43.2
热流密度：
ϕ= φ
S = 300 300 = = 0.04(W / cm 2 ) 2 × (24.8 × 38.1 + 24.8 × 43.2 + 38.1 × 43.2) 7500
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重返地球的 航天器外部 的绝热与耐 热设计至关 重要
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14
我国回收的神州号航天器 －外面的绝热耐热材料已经剥离 电子科技大学王皓老师
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惯性约束聚变（ICF），新能源供应
美国国家点火装置 (NIF) Lawrence Livermere 实验室 中国“神光”系列大型光学系统
w55555@ 4
模块功率逐年增长趋势
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芯片功率的发展 电子科技大学王皓老师
w55555@ 6
芯片级的热流密度高达 100 W／cm2数量级，甚 至已经达到1000 W／ cm2数量级 其结温要求低于100°C 太阳表面热流密度10000 W／cm2数量级 其表面温度可达6000°C
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热管技术
１.管壳；２.毛细芯；３.液体；４.蒸发端；５.传输段；６.冷凝端 热管工作原理图
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液体冲击冷却（电子芯片）
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35
液体喷射冷却（电子芯片）
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铜(copper) ~400 钢(steel)~40 水~0. 6 气~ 0. 026W/m.K
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接触热阻
近似化—— 1、实际接触面积Ac 间隙面积Av 则近似接触面积Aa=Ac+Av 2、非接触空间厚度δv 两种表面不规则高度δv/2
t1, t2——表面1和表面2接触界面的温度 k1, k2——表面1和表面2材料的导热系数 kf——间隙中介质的导热系数
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1、导热基本定律(傅立叶定律)
在纯导热中，单位时间内通过给定面积的热量，与 该点的温度梯度及垂直于导热方向的截面积A（m2） 成正比.
负号——热量传递的方向与温度梯度的方向相反 k——材料的导热系数W/（m.k）
9热流密度 9导热系数
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典型的热环境
大气温度：一50～＋50℃ 压力范围：75.8～106.9 kPa 太阳辐射力可达1kw／m2 静止空气对流换热系数6 W（m2·.℃） 风速27.8 m／s时对流换热系数75W／（m2·℃）
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热控制目的（多种表述）
热设计系指利用热传递特性对耗热元件以及整机 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，从而保证设备或系统正常、可靠工作。 为芯片级、元件级、组件级和系统级提供良好的 热环境及低热阻散热通道，保证它们能按预定的参数 正常、可靠地工作。 目的就是使元器件、零部件工作温度不超过允许范围 热设计的实质：在热源至热沉之间提供一条低热阻 (低温升)的通道，以满足可靠性的要求
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冷却方法的选择示例
功耗为300W的电子组件，拟将其安装在一个 248mm×381mm×432mm的机柜里，放在正常室温的空气中， 是否需要对此机柜进行特殊的冷却措施？是否可以把此机柜 设计得再小一些？ 首先计算该机柜的体积功率密度和热流密度 体积功率密度： φ ϕv = =
impinging blowing mode
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循环液体冷却
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蒸发冷却（电子芯片）ห้องสมุดไป่ตู้
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31
循环蒸发冷却（空调原理）
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32
热电制冷（电子芯片）
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热设计的应用宽广与复杂性
电子冷却市场 (Electronics cooling market) 计算机到电信-服务器到手机 电源温度控制 （普通电源，太阳能电池） LED照明 国防工业—航天电子器件温控
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?
Heat Flux (W/cm2)
Water, Jet impingement boiling Water, Immersion boiling Water, Forced convection
Fluorinert, Natural convection Air, Forced convection Air, Natural convection
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电子设备的热环境
•环境温度和压力（或高度）的极限值； •环境温度和压力（或高度）的变化率； •太阳或周围物体的辐射热： •可利用的热沉（包括：种类、温度、压力和湿度）； 热沉、热汇、热地
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10
电子科技大学王皓老师 w55555@
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工程上为简便计算，通常采用元器件经降额设计 后允许的最高温度值做为热设计目标。 双极型数字电路降额准则
降额参数 频 率 降 Ⅰ 0.80 0.80 85 额 等 Ⅱ 0.90 0.90 100
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由于体积功率密度很小，而热流密度值与自然空气冷却 的最大热流密度比较接近，所以不需要采取特殊的冷却方法， 而依靠空气自然对流冷却就足够了。
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复合换热
电子器件中热量的传递
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四、热设计基本定律 （一）热分析基本定律及其公式线性化
第一部分 电子设备热设计 基本概念与基本理论
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一、电子热设计面临的挑战
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主频的增长速度
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Intel公司芯片功率的增长 电子科技大学王皓老师
0.01 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00technique 5.00 6.00 7.00 8.00 Cooling
* Source: “Thermal Analysis and Control of Electronic Equipment”, Kraus and Bar Cohen (1983)
级 Ⅲ 0.90 0.90 115
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输出电流 最高结温℃
电子热设计对象的分级
不同级别间的装配过程
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对应的工具
热量传递的基本理论、经验公式 结构设计经验方法 计算流体力学和计算传热学(CFD) 热测试仪器和手段
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热设计的基本要求 电子产品热设计应首先根据设备的可靠性指标及 设备所处的环境条件确定热设计目标，热设计目标一 般为设备内部元器件允许的最高温度，根据热设计目 标及设备的结构、体积、重量等要求进行热设计，主 要包括冷却方法的选择、元器件的安装与布局、印制 电路板散热结构的设计和机箱散热结构的设计。常见 的热设计流程见图所示。
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7
27%
温度
震动
湿度
40%
沙尘
19%
盐分
海拔
2%
2% 4%
6%
冲击
环境对电子设备失效的影响
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二、热设计应考虑的问题 热环境
热量产生的原因 工作过程中，功率元件耗散的热量。 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。 设备与大气环境产生相对运动时，各种摩擦引起 的增温。