电子产品热设计、热分析及热测试培训
各有关单位：
随着微电子技术及组装技术的发展，现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统。电子设备日益提高的热流密度，使设计人员在产品的结构设计阶段必将面临热控制带来的严酷挑战。热设计处理不当是导致现代电子产品失效的重要原因，电子元器件的寿命与其工作温度具有直接的关系，也正是器件与PCB中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现代电子设备的快速研制、优化设计的新需要。因此，学习和了解目前最新的电子设备热设计及热分析方法，对于提高电子设备的热可靠性具有重要的实用价值。所以，我协会决定分期组织召开“电子产品热设计、热分析及热测试讲座”。现具体事宜通知如下
【主办单位】中国电子标准协会培训中心
【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司
一、课程提纲：课程大纲以根据学员要求，上课时会有所调整，具体以报到时的讲义为准。
一、热设计定义、热设计内容、传热方法
1 热设计定义
2 热设计内容
3 传热方法简介
二、各种元器件典型的冷却方法
1 哪些元器件需要热设计
2 冷却方法的选择
3.常用的冷却方法及冷却极限各种元器件典型的冷却方法
4. 冷却方法代号
5 各种冷却方法的比较
三、自然冷却散热器设计方法
1 自然冷却散热器设计条件
2 热路图
3 散热器设计计算
4 多个功率器件共用一个散热器的设计计算
5 正确选用散热器
6 自然冷却散热器结温的计算
7 散热器种类及特点
8 设计与选用散热器禁忌
四、强迫风冷设计方法
1 强迫风冷设计基本原则
2 介绍几种冷却方法
3. 强迫风冷用风机
4. 风机的选择与安装原则
5 冷却剂流通路径的设计
6 气流倒流问题及风道的考虑
7 强迫风冷设计举例(6个示例)
五、液体冷却设计方法
1. 液体冷却设计基本原则
2. 液体冷却应用示例（共6个示例，含蒸发冷却）
3 大功率行波管﹙TWT﹚强迫液冷﹙水冷或油冷﹚系统筒介
4 水冷散热器
六、电子设备机箱的热设计
1 自然散热的电子设备机箱的热设计
2 密封电子设备机箱的热设计
3 强迫风冷的电子设备机箱的热设计
4. 电子设备机箱通风孔面积的计算
5 机壳热特性估算方法
七空间电子设备热设计
1 空间电子设备热设计考虑要点
2 空间电子设备的辐射传热
3 空间电子设备计算公式
4.空间电子设备热设计示例(6个示例)
八、热管散热器简介
1 热管结构及工作原理
2 热管热阻
3 热管材料
4 传热极限
5 热管的相容性
6 热管设计程序
7 热管型号系列
8 商品热管
九热测试技术
1. 温度测量
2.散热器热阻测试方法
3电力半导体用散热器的热阻和流阻测试方法
4电子设备强迫风冷热特性测试方法
十. 电子设备热设计和热测试软件
1 电子散热分析软件 FIOTHERM
2 FIOTHERM 软件在电子设备热设计中的应用
3. 热设计优化软件 QFIN
十一、减小接触热阻的方法及导热材料
1 减小接触热阻的方法
2导热材料：导热硅脂、导热绝缘胶、导热绝缘矽胶布、导热绝缘矽胶片、导热软垫、导热帽套、云母片、导热陶瓷片、导热石墨片
十二、热设计产品信息、热设计图书及热设计标准介绍
1 热设计产品信息2. 热设计图书、电子结构与工艺图书信息3 热设计标准介绍课程对象：研究所、公司热设计人员、结构可靠性设计人员。 电子产品制造行业的设计人员、
讲课特色：
1 本人从事热设计多年，实际经验非常丰富，讲课实际应用内容占80％以上；
2.应用示例多：如四、五、六、七部分以应用示例为主；本资料独家拥有。
师资介绍：
王健石，中国电子标准协会特聘讲师,高级工程师，原电子工业部热设计专家组成员，长期从事电子结构设计及电子机械工程的研究，出版了《电子设备结构设计手册》、研制出了我国第一部机载大功率液冷系统，制订了部标组合散热器，参加了多项国家标准、电子行业标准、军用标准的制订，出版了《电子设备热设计速查手册》、《电子散热器技术手册》、《电子设备结构设计手册》、《电子机械工程设计手册》、《电子设备结构设计标准手册》、、《工业用热电偶及补偿导线技术手册》、《工业材料实用手册》等18本手册。
航空器电子产品热设计 现代机（弹）载电子设备由于受条件限制，都要求重量轻、体积小。另外，为了提高电子产品的工作性能，其功率往往很大，也就是说电子元器件的发热量非常大，一般电子元器件的正常工作温度要求低于100°C。根据美国空军的统计，在机（弹）载电子设备失效的原因中，有超过50%是由于温度引起的，因此电子产品的热设计是电子产品可靠性设计的最主要内容。 机（弹）载电子产品的冷却可采用循环水冷（二次冷却）和风冷，而风冷又有自然风冷和强迫风冷。 图7-1、7-2采用ANSYS CFX对某机载电子产品进行水冷分析，图示为散热冷板上的温度分布和冷却水的流线图。 传统的机（弹）载电子产品的热设计以经验设计为主，根据机（弹）载电子产品热设计手册，利用半经验、半解析的估算公式确定冷却方式、流量（压差）及流道，然后制造相应的1：1模型进行测试验证。这种热设计的成功率主要取决于设计者的经验，由于试验验证成本高、周期长，设计者只能选取少数几种自己认为最可行的设计方案进行试验，从而可能疏漏了更好的设计方案。另外，如果测试验证后发现了设计中的问题，回过来重新更改设计，再测试验证，这样的设计周期就更长，这与激烈的市场竞争不相适应。
计算流体动力学（CFD）的飞速发展和计算机性能的提高为机（弹）载电子产品热设计的数值仿真提供了保障。ANSYS CFX流体分析功能就是利用基于有限元的有限体积法求解三维湍流Navier-Stokes方程。ANSYS CFX是热、流耦合计算软件，在流体单元中求解质量、动量、能量方程，而同时在固体单元中耦合求解能量方程，由此可得出流场中的速度、压力、温度分布，固体中的温度分布，同时可得出流、固表面的对流换热系数（图7-4）和热流密度。 图7-5采用ANSYS CFX对某机载电子设备机箱进行强迫风冷分析，图示结果为机箱内外表面的对流换热系数分布。 机（弹）载电子产品的冷却效率取决于流、固表面对流换热系数的大小，因此热设计仿真分析的最主要任务是准确求解对流换热系数。对流换热系数的大小与近壁面的流体温度分布梯度成正比，而近壁面的流体温度分布梯度与近壁面的流体速度分布有关，因此，要得到准确的对流换热系数，必须精确求解流体速度分布，尤其是近壁面附面层内的速度分布。八十年代末九十年代初，由于受计算机速度的限制，直接求解三维复杂流场的湍流Navier-Stokes方程从而得到准确的流体速度分布几乎是不可能，因此发展了一些半经验、半解析的电子系统冷却分析软件，这些分析中的流体剖面速度分布是根据经验给定的解析式，对于简单流场，这样的解析表达式能较好地符合，而对于真实复杂流场，误差较大。ANSYS CFX通过直接求解三维湍流Navier-Stokes方程来得到准确的流体速度分布，从而能准确给出对流换热系数
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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、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。 按照《GJB/Z27-92 电子设备可靠性热设计手册》的规定（如下图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。
电子产品热设计、热分析及热测试培训 各有关单位： 随着微电子技术及组装技术的发展，现代电子设备正日益成为由高密度组装、微组装所形成的高度集成系统。电子设备日益提高的热流密度，使设计人员在产品的结构设计阶段必将面临热控制带来的严酷挑战。热设计处理不当是导致现代电子产品失效的重要原因，电子元器件的寿命与其工作温度具有直接的关系，也正是器件与PCB中热循环与温度梯度产生热应力与热变形最终导致疲劳失效。而传统的经验设计加样机热测试的方法已经不适应现代电子设备的快速研制、优化设计的新需要。因此，学习和了解目前最新的电子设备热设计及热分析方法，对于提高电子设备的热可靠性具有重要的实用价值。所以，我协会决定分期组织召开“电子产品热设计、热分析及热测试讲座”。现具体事宜通知如下 【主办单位】中国电子标准协会培训中心 【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司 一、课程提纲：课程大纲以根据学员要求，上课时会有所调整，具体以报到时的讲义为准。 一、热设计定义、热设计内容、传热方法 1 热设计定义 2 热设计内容 3 传热方法简介 二、各种元器件典型的冷却方法 1 哪些元器件需要热设计
2 冷却方法的选择 3.常用的冷却方法及冷却极限各种元器件典型的冷却方法 4. 冷却方法代号 5 各种冷却方法的比较 三、自然冷却散热器设计方法 1 自然冷却散热器设计条件 2 热路图 3 散热器设计计算 4 多个功率器件共用一个散热器的设计计算 5 正确选用散热器 6 自然冷却散热器结温的计算 7 散热器种类及特点 8 设计与选用散热器禁忌 四、强迫风冷设计方法 1 强迫风冷设计基本原则 2 介绍几种冷却方法 3. 强迫风冷用风机 4. 风机的选择与安装原则 5 冷却剂流通路径的设计 6 气流倒流问题及风道的考虑 7 强迫风冷设计举例(6个示例) 五、液体冷却设计方法
电子产品热设计规范 1概述 1.1热设计的目的 采用适当可靠的方法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稳定运行要求的最高温度，以保证产品正常运行的安全性，长期运行的可靠性。 1.2热设计的基本问题 1.2.1耗散的热量决定了温升，因此也决定了任一给定结构的温度； 1.2.2热量以导热、对流及辐射传递出去，每种形式传递的热量与其热阻成反比； 1.2.3热量、热阻和温度是热设计中的重要参数； 1.2.4所有的冷却系统应是最简单又最经济的，并适合于特定的 电气和机械、环境条件，同时满足可靠性要求； 1.2.5热设计应与电气设计、结构设计、可靠性设计同时进行，当出现矛盾时，应进行权衡分析，折衷解决； 1.2.6热设计中允许有较大的误差； 1.2.7热设计应考虑的因素：包括 结构与尺寸 功耗 产品的经济性
与所要求的元器件的失效率相应的温度极限 电路布局 工作环境 1.3遵循的原则 1.3.1热设计应与电气设计、结构设计同时进行，使热设计、结构设计、电气设计相互兼顾； 1.3.2热设计应遵循相应的国际、国内标准、行业标准； 1.3.3热设计应满足产品的可靠性要求，以保证设备内的元器件均能在设定的热环境中长期正常工作。 1.3.4每个元器件的参数选择及安装位置及方式必须符合散热要求； 1.3.5在规定的使用期限内，冷却系统（如风扇等）的故障率应比元件的故障率低； 1.3.6在进行热设计时，应考虑相应的设计余量，以避免使用过程中因工况发生变化而引起的热耗散及流动阻力的增加。 1.3.7热设计不能盲目加大散热余量，尽量使用白然对流或低转速风扇等可靠性局的冷却方式。使用风扇冷却时，要保证噪首指标符合标准要求。 1.3.8热设计应考虑产品的经济性指标，在保证散热的前提下使其结构简单、可靠且体积最小、成本最低。 1.3.9冷却系统要便于监控与维护 2热设计基础 2.1术语 2.1.1 温升
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。 第1.1节电子产品热设计理论基础 热力学第二定律指出：热量总是自发的、不可逆转的，从高温处传向低温处，即：只要有温差存在，热量就会自发地从高温物体传向低温物体，形成热交换。热交换有三种模式：传导、对流、辐射。它们可以单独出现，也可能两种或三种形式同时出现。 1.1.1 热传导： 气体导热是由气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。金属导体中的导热主要靠自由电子的运动来完成。非导电固体中的导热通过晶格结构的振动实现的。液体中的导热机理主要靠弹性波的作用。 1.1.2 热对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递过程。对流仅发生在流体中，且必然伴随着有导热现象。流体流过某物体表面时所发生的热交换过程，称为对流换热。 由流体冷热各部分的密度不同所引起的对流称自然对流。若流体的运动由外力(泵、风机等)引起的，则称为强迫对流。 1.1.3 热辐射 物体以电磁波方式传递能量的过程称为热辐射。辐射能在真空中传递能量，且有能量方
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）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。 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。 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 计算机数值计算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。 5.1.2.热仿真优点和作用
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。 “热流密度”（W/m2）在图1中指的通过管道时热流量的密度，也叫热通量。通常来说，通过的热量是发热量，发热量除以表面积即为热流密度。因为发热量代表发热能力，表面积代表散热能力，所以，热流密度就相当于发热能力与散热能力之比。因为物体内的热量只能通过该物体与空气接触的面、也就是表面释放，所以，在热量通过的部分中，表面积是最重要的条件。 热流密度与温度的上升量成正比，热流密度越大，温度上升越多。反言之，通过管理热流密度，可以使温度控制在一定水平以下。例如，在印刷电路板上安装部件时，热流密度等于部件的总发热量除以印刷电路板的总表面积。如果采用自然空冷，一般来说，热流密度达到400W/m2以上就容易发生故障，因此要控制在300W/m2左右。如上所述，通过
本课程详细讲述了风路的设计方法、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。 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。
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 ? 设计要点 ü机柜的后门(面板)不须开通风口。 ü底部或侧面不能漏风。 ü应保证模块后端与机柜后面门之间有足够的空间。 ü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。
电子产品的热设计方法(一) 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。 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。
电子产品结构件设计规范—范文 一，目的 本规范的目的是指导结构件工程师快速和准确的完成产品的结构件设计工作，能更好的与流程保持同步，提高产品设计的标准化。 二，范围 本规范适用于塑胶电子产品的结构件设计工作。本规范可作为结构件工程师的工作指导书和新进工程师的培训资料。 三，权责 结构件工程师应严格按照本规范进行结构件设计工作，同时按照此规范进行文件的输出和召开结构件评审会议。 四，定义 工业设计：在塑胶电子产品行业，工业设计指产品的造型设计，包括产品的外形设计，产品的颜色搭配。 结构件设计：产品的各组成部分的结构尺寸设计，装配关系的确定，模具加工工艺的确定，产品制造工艺的确定，产品检测工艺的确定。 模具设计：产品中塑胶部分和五金部分在开制模具过程中需遵照的尺寸范围和性能的规定。 五，内容 1,产品结构件设计在开发工作中的作用 产品开发的工作一般分为；产品的工业设计，产品的结构件设计，产品的电路设计，产品工艺设计，产品的包装设计。具体见附表1-产品的开发流程表。产品开发工作的细化要求各个部门之间要有良好的协作关系。在产品开发初期，项目经理对产品可行性作大量的工作，如产品的市场前情的调查，样品的试制，性能的测试和成本的核算等。产品的设计工作主要是将成功的试验室产品转化成可量产化产品的过程，即实现产品设计和检测的电子化，
产品制造的流水线化的过程。 在产品开发中，无论何种电子产品，无论结构件部分占主导，还是电路部分占主导，结构件设计应该是主要部分，结构设计的好坏直接决定产品是否能够成功实现预期的目标，产品开发的工作是否按期完成，电路设计的空间是否得到充分保障，空间位置是否得到优化，生产工艺是否合理，生产效率是否得到保证，这些将决定产品开发的成功与否。 2.结构件设计流程 2.1．产品开发的工作应该以产品质量为目标进行的产品设计过程。在国际上，产品开发已经被列入质量考核的一项内容。如ISO9000,APQP,六西格马等。在各个行业中，为了统一产品的质量标准，行业标准同样规范了产品的开发标准。因此，公司会根据以上标准制定适合本公司的开发标准规范。产品开发工程师应熟悉本公司标准规范，并以此规范为指导进行设计工作。 2.2．产品开发工作同样涉及到开发部与其他部门的协作。项目经理应该清楚产品开发过程中，各协作部门的信息的沟通，保证产品开发工作的顺利完成，应该以会议的形式将协作的部分列入开发的流程中。 2.3．在产品开发过程中，项目经理按照开发流程，应及时将每一阶段的工作完成并形成文件，从DR1～DR4的过程中，应及时进行检讨的工作，保证产品开发的每个阶段工作完成的同时，检讨工作和文件也应及时完成。 3.结构件设计的技术性 3.1．结构件工程师应具有相关专业的技术知识，如机械结构的组成，相关专业数语的掌握，产品组成部分的材质和成型工艺；掌握相关设计软件的使用方法，如熟练使用PROE 等三维软件，和AUTOCAD等二维软件。 3.2．结构件工程师应积极了解同行业产品的结构设计水平，收集优质产品的技术性资料。并结合本公司的技术水平进行技术的革新，完善本公司的开发的技术工作。 3.3．公司应建立完善的技术培训机制，提高设计人员的技术水平，培养内部优秀的技术人员。建立高水平的技术平台，组建优秀的技术开发团队。 4.结构件设计工程师成长的连续性 4.1．技术人员的稳定性是保证公司产品质量的重要部分，因此，技术人员成长必须要有连续性，即工程师始终具有向上的精神，技术无止境，而是缺少动力，保证技术人员的工
PCB的热分析与热设计(doc 6)
PCB的热设计 热分析、热设计是提高印制板热可靠性的重要措施。基于热设计的基本知识，讨论了PCB设计中散热方式的选择、热设计和热分析的技术措施。 1、热设计的重要性 电子设备在工作期间所消耗的电能，除了有用功外，大部分转化成热量散发。电子设备产生的热量，使内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发，设备会继续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。 SMT使电子设备的安装密度增大，有效散热面积减小，设备温升严重地影响可靠性，因此，对热设计的研究显得十分重要。 2、印制电路板温升因素分析 引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在，电子器件均不同程度地存在功耗，发热强度随功耗的大小变化。 印制板中温升的2种现象： （1）局部温升或大面积温升； （2）短时温升或长时间温升。 在分析PCB热功耗时，一般从以下几个方面来分析。 2.1电气功耗 （1）分析单位面积上的功耗； （2）分析PCB板上功耗的分布。 2.2印制板的结构 （1）印制板的尺寸； （2）印制板的材料。 2.3印制板的安装方式 （1）安装方式（如垂直安装，水平安装）； （2）密封情况和离机壳的距离。
2.4热辐射 （1）印制板表面的辐射系数； （2）印制板与相邻表面之间的温差和他们的绝对温度； 2.5热传导 （1）安装散热器； （2）其他安装结构件的传导。 2.6热对流 （1）自然对流； （2）强迫冷却对流。 从PCB上述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径，往往在一个产品和系统中这些因素是互相关联和依赖的，大多数因素应根据实际情况来分析，只有针对某一具体实际情况才能比较正确地计算或估算出温升和功耗等参数。 3、热设计原则 3.1选材 （1）印制板的导线由于通过电流而引起的温升加上规定的环境温度应不超过125 ℃（常用的典型值。根据选用的板材可能不同）。由于元件安装在印制板上也发出一部分热量，影响工作温度，选择材料和印制板设计时应考虑到这些因素，热点温度应不超过125 ℃。尽可能选择更厚一点的覆铜箔。 （2）特殊情况下可选择铝基、陶瓷基等热阻小的板材。 （3）采用多层板结构有助于PCB热设计。 3.2保证散热通道畅通 （1）充分利用元器件排布、铜皮、开窗及散热孔等技术建立合理有效的低热阻通道,保证热量顺利导出PCB。 （2）散热通孔的设置 设计一些散热通孔和盲孔，可以有效地提高散热面积和减少热阻，提高电路板的功率密度。如在LCCC器件的焊盘上设立导通孔。在电路生产过程中焊锡将其填充，使导热能力提高，电路工作时产生的热量能通过通孔或盲孔迅速地传至金属散热层或背面设置的铜泊散发掉。在一些特定情况下，专门设计和采用了