【正文】 《 電子設(shè)備熱控制與分析 》 《 電子設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 》 《 GJB/Z27電子設(shè)備可靠性熱設(shè)計(jì) 》 《 微電子設(shè)備的換熱 》 《 電子設(shè)備冷卻技術(shù) 》 《 Thermal putation of Electronic Equipment》 《 電子機(jī)器的熱對策 》 （日文） 電子設(shè)備熱控制 (設(shè)計(jì) )目的 組件和設(shè)備的熱流密度增長趨勢 為芯片級(jí)、元件級(jí)、組件級(jí)及系統(tǒng)級(jí)提供良好的熱環(huán)境 保證芯片級(jí)、元件級(jí)、組件級(jí)及系統(tǒng)級(jí)的熱可靠性 防止電子元器件的熱失效 芯片與器件的熱流密度 103 102 10 1 1 10 100 面積 /cm2 功耗/W 多芯片模塊 芯片 模塊 電子設(shè)備熱環(huán)境 環(huán)境溫度和壓力（或高度）的極限值及變化率 太陽或周圍物體的輻射值 地面設(shè)備：周圍空氣溫度、濕度、氣壓、空氣流 速，周圍物體形狀和黑度，日光照射 冷卻劑種類 可利用的熱沉 機(jī)載設(shè)備：飛行高度、飛行速度、安裝位置，有 無空調(diào)艙，周圍空氣溫度、速度等 艙船設(shè)備：周圍空氣溫度、濕度，有無淡水，艙 室溫度，日照情況等 熱控制 (設(shè)計(jì) )基本要求 滿足可靠性要求 (基本失效率 ,溫度 T,和電應(yīng)力比 s,GJB/Z299) 滿足熱環(huán)境的要求 與維修性設(shè)計(jì)相結(jié)合，易維修 與電路設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行 滿足對冷卻系統(tǒng)的限制要求 根據(jù) 、 M T B Fta yt經(jīng)濟(jì)性、安全性等，選擇冷卻方法 尺寸、重量、冷卻所需功、 熱控制 (設(shè)計(jì) )基本原則 保證良好的冷卻功能 (可用性與微氣候 ) 保證可靠性 良好的經(jīng)濟(jì)性 (性價(jià)比 ) 良好的維修性 有良好的適應(yīng)性 (相容性 ) 冷卻方法選擇（ 1） 102 4 10 2 4 6 2 2 4 103 4 6 8 2 4 6 8 2 2 4 6 8 101 100 10 102 2 1 溫升℃ 表面熱流密度 W/cm2 冷卻方法選擇（ 2） 空氣 空氣 介質(zhì)液體 水 介質(zhì)液體 水 介質(zhì)液體 自然散熱 強(qiáng)迫對流 蒸發(fā)冷卻 1163 11630 傳熱系數(shù) W/m2℃ 空氣流速 3~15m/S 流體流速 ~電子設(shè)備熱控制 (設(shè)計(jì) )理論基礎(chǔ) 傳熱學(xué) ( 傳熱計(jì)算 ,計(jì)算 傳熱學(xué) ) 流體力學(xué) ( 阻力計(jì)算 ) 輻射 對流 導(dǎo)熱 )( )(21 wtt wwkL ??? ?)( )( wttAh fwc ???? ? ? ?? ? )( 41 0 041 0 0 21 wA TT ??? ? 導(dǎo) 熱 單層平壁導(dǎo)熱 導(dǎo)熱基本定律 溫度場 )( wkA nt?????)( )t(t w2w1 wkA?? ?)( 21 wCR kAttt ww ??? ?? ?導(dǎo)熱熱阻 多層平壁導(dǎo)熱 單層圓筒壁導(dǎo)熱 )( )(ln22112wttrrklww ????)( 111 wni iiiwiwAktt??????? )tt( 1wiw1ln1211?????ni iii rrkl??多層圓筒壁導(dǎo)熱 接觸熱阻的影響因素 接觸表面接觸點(diǎn)的數(shù)量、形狀、大小及分布規(guī)律 接觸表面的幾何形狀（波紋度和粗糙度） 接觸表面的硬度 間隙中介質(zhì)種類（真空、液體、氣體等） 非接觸間隙的平均厚度 接觸表面的壓力大小 接觸表面的氧化程度和清潔度 接觸材料的導(dǎo)熱系數(shù) 減小接觸熱阻的方法 加一薄紫銅片或延展好的高導(dǎo)熱系數(shù)材料 加低熔點(diǎn)合金（銦合金） 提高界面間的接觸壓力 ? ?2200 cmN?在接觸表面涂一薄層導(dǎo)熱脂（膏） 接觸熱阻與表面粗糙度 接觸壓力的關(guān)系 接觸熱阻/（℃W1 39。 fff ttt ??? ?2300?eR 3 fuf RN ? efuf RN ?? ?fwc ttAh ???定性溫度 : 特征尺寸 : 流體流動(dòng)方向板或柱體的長度 L ? ?510?eR紊流 準(zhǔn)則方程 層流 準(zhǔn)則方程 強(qiáng)迫對流換熱計(jì)算 ? ?39。39。與速度的關(guān)系為 22VH c m H O1277??? ????沒有空氣流動(dòng)的增壓電子機(jī)箱 無空氣流動(dòng) （ ） （ 0cmH2O） （ ） Ht（總壓頭） Hv（速度頭） Hs（靜壓頭） = + （ ） 0 鼓風(fēng)通過電子機(jī)箱時(shí)的壓頭特性 電子機(jī)箱抽風(fēng)時(shí)的壓頭特性 （ ） （ ） （ ） Ht（總壓頭） Hv（速度頭） Hs（靜壓頭） = + 吹風(fēng)空氣流速 V=4005ft/min 空氣進(jìn)口 空氣出口 （ ） （ ） （ ） Ht（總壓頭） Hv（速度頭） Hs（靜壓頭） = + 抽風(fēng)空氣流速 V=4005ft/min 空氣出口 空氣進(jìn)口 PCB組件風(fēng)冷 出口 PCB 空氣入口 軸流風(fēng)機(jī) 雛形風(fēng)道 機(jī)殼 200 (1) (2) (3) (4) (5) (6) PCB之間間隙形成的冷卻通道 印制電路板 a=230mm b=200mm 空氣流向 d= 管道縱橫比 a 2 3 0 92d 2 .5??各個(gè)部件的壓頭 （ a）伸出管道，不良進(jìn)口 （ b）傾斜邊緣，良好進(jìn)口 48 28 輕型葉翼軸式風(fēng)扇的空氣流通橫截面（類似于 Rotron Aximax2） 88 100 R=6 點(diǎn) 2處的空氣流通橫截面 點(diǎn) 3處的空氣流通橫截面 127mm 面積 = 分配冷空氣到印制電路板管道的進(jìn)氣槽 15mm 面積 = 各種形狀進(jìn)口的損失 通道形式 說明 速度頭（ HV） 損失數(shù) 普通管道端 法蘭管道端 圓滑進(jìn)口 伸出進(jìn)口 表 2 第 1點(diǎn) 第 2點(diǎn) 第 3點(diǎn) 第 4點(diǎn) 第 5點(diǎn) 第 6點(diǎn) A(cm2) V1(cm/s) V2 V3 HV1(cmH2O) HV2 HV3 12 400 800 1200 375 750 1125 497 995 1490 305 609 914 120 239 358 120 239 358 系統(tǒng)的壓力損失 表 1 通道形式 說明 速度頭 (HV)損失數(shù) 普通管道端 發(fā)藍(lán)管道端 圓滑進(jìn)口 伸出進(jìn)口 速度頭 ① 空氣進(jìn)口 ② 空氣出口 耗散功率 Q=500W 自由流通 面積 = 480mm 1830mm 大型機(jī)柜的抽風(fēng)流動(dòng) 5ft 122℉ 空氣出口 隔板 空氣進(jìn)口 （ a） ② ① ③ ④ 耗散功率 Q=300W A4=100in2 A3=50in2 A2=100in2 A1=50in2 122℉ ta （ b） 表示大型機(jī)柜流動(dòng)阻力的數(shù)學(xué)模型 通風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)確定 恒速風(fēng)扇； 3相， 115伏， 400周 454 JS馬達(dá) 15500轉(zhuǎn) /分， 25瓦 變速風(fēng)扇（ Altivar）：單相 400， 415YS馬達(dá) 11000轉(zhuǎn) /分， 18瓦 不穩(wěn)定點(diǎn) 機(jī)箱阻力曲線 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 2 1 A B m3/min cmH2O 通風(fēng)機(jī)的選擇 種類、特點(diǎn) 工作點(diǎn) 特性曲線 通風(fēng)機(jī)串聯(lián) 通風(fēng)機(jī)并聯(lián) 1P2P1fQ 2fQ fQA (單個(gè) ) B (串聯(lián) ) C(風(fēng)道特性 ) 靜壓P 風(fēng)量 （ a）通風(fēng)機(jī)串聯(lián)特性曲線 1fQ 2fQ fQ1P2P靜壓P A (單個(gè) ) B(并聯(lián) ) C(風(fēng)道特性 ) 風(fēng)量 （ b）通風(fēng)機(jī)并聯(lián)特性曲線 通風(fēng)機(jī)串、并聯(lián)特性曲線 結(jié)構(gòu)因素對風(fēng)冷效果影響 通風(fēng)機(jī)位置 元件的排列 風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式 熱源位置 紊流器 漏風(fēng)的影響 好的速 度分布 出口 入口 軸流式 風(fēng)機(jī) （ a）較好的速度分布 出口 入口 軸流式 風(fēng)機(jī) 差的速 度分布 葉片 （ b）較差的速度分布 葉片不同位置的速度分布 入口 出口 入口 出口 出口 入口 出口 入口 兩種風(fēng)機(jī)安裝形式的比較 （ a）較好 （ b）較差 風(fēng)道結(jié)構(gòu)形式的影響 入口 出口 錐形風(fēng)道 （ b）好 高速氣流 回流 低靜壓區(qū) 高靜壓區(qū)