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电子设备热设计讲座为什么要掌握热设计技术课程具体章节课程具体章节第一章电子设备热设计要求1.1热设计基本要求工程上为简便计算，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。对于大部分电子器件，失效率和温度之间的关系为热设计应满足设备预期工作的热环境的要求表1-1空中、地面和海面典型的热环境表1-2MIL-E-5400中各级设备的环境条件表1-3在AR70-38中的温度范围第一章电子设备热设计要求1.2热设计应考虑的问题应考虑太阳辐射给电子设备带来的热问题，应有相应的防护措施热设计流程第一章电子设备热设计要求课程具体章节第二章电子设备热分析方法2.1热分析的基本问题热流量、热阻和温度是热设计中的重要参数第二章电子设备热分析方法2.2传热基本准则一、导热导热热阻二、对流对流换热热阻三、辐射第二章电子设备热分析方法2.3换热计算表2-3自然对流准则方程中的C和n值表2-4自然对流换热表面传热系数计算公式二、自然对流换热的简化计算三、强迫对流换热的准则方程表中的雷诺数Re定义为:当管道为短管（即管长l与管径d之比小于50）或弯管时，前表中的紊流准则方程右端应乘以相应的修正系数弯管修正系数εR为四、辐射换热计算方程表2-4不同形状物体的角系数表面第二章电子设备热分析方法2.4热电模拟从实际传热观点而言，热设计时应利用中间散热器，它们一般属于设备的一部分，通常为设备的底座、外壳或机柜、冷板、肋片式散热器或设备中的空气、液体等冷却剂。b.确定设备或冷却剂的最高环境温度第二章电子设备热分析方法2.5热设计步骤8.对初步分配的各类热阻进行评估，以确定这种分配是否合理。并确定可以采用的或允许采用的冷却技术是否能够达到这些要求。第二章电子设备热分析方法课程具体章节第三章冷却方法的选择3.1冷却方法的分类第三章冷却方法的选择3.2冷却方法的选择二、冷却方法可以根据热流密度和温升要求，按下图(图3.2)关系进行选择。这种方法适用于温升要求不同的各类设备的冷却由上图可知，当元件表面与环境之间的允许温差ΔT为60℃时，空气的自然对流（包括辐射）仅对热流密度低于0.05W/cm2时有效。冷却方法三、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。七、直接液体冷却适用于体积功率密度较高的元器件或设备。直接液体冷却要求冷却剂与元器件相容，其典型热阻为每平方厘米1.25℃/W。直接强迫液体冷却的热阻为每平方厘米0.03℃/W。第三章冷却方法的选择3.3冷却方法选择示例第三章冷却方法的选择3.4冷却技术的极限二、常用冷却技术单位面积的最大功耗第三章冷却方法的选择课程具体章节第四章电子元器件的热特性4.1半导体器件的热特性需要用内热阻将结与外部环境相联系。器件的结—壳热阻Rjc可按下式计算：b.结—空气热阻Rja三、集成电路五、微波器件六、半导体器件的热功耗计算b.开关管c.输出整流二极管第四章电子元器件的热特性4.2磁芯元件的热特性Y类绝缘材料（包括木材、棉花、纸、纤维等天然纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及熔化点较低的塑料等）的极限温度为90℃C类绝缘材料（包括不采用任何有机粘合剂或浸渍剂的无机物，如云母、石棉、玻璃、石英和电瓷材料等）的极限温度为180℃以上②铁耗计算第四章电子元器件的热特性4.3电阻器的热特性第四章电子元器件的热特性4.4电容器的热特性正弦激励下的电容功耗计算公式为：第四章电子元器件的热特性课程具体章节第五章电子设备的自然冷却设计5.1热安装技术二、半导体器件四、传导冷却的元器件器件的不同排列方式对温度分布的影响自然冷却设备，将热敏感器件放在最低处第五章电子设备的自然冷却设计5.2热屏蔽和热隔离第五章电子设备的自然冷却设计5.3印制板的自然冷却设计二、印制板的种类及传热特性三、PCB散热能力的增强2.采用金属化过孔提高PCB的法向传热能力3.采用金属散热印制板导热印制板在设计时要特别注意：由于金属和环氧玻璃纤维板的热膨胀系数差别较大，如胶接不当，可能引起电路板翘曲。4.器件在PCB上的合理布局器件的放置需配合散热方式四、印制板上电子元器件的热安装技术对于具有轴向引线的圆柱形元件（如电阻、电容和二极管），应当提供的最小应变量为2.54mm，如图5-1(a)所示。大型矩形元件（如变压器和扼流圈），应像图5-1(b)、(c)那样留有较大的应变量。在印制板上安装晶体管，常使晶体管底座与板面贴合，如图5-2(a)所示。这是一种不好的安装方式，因为引线的应变量不够，会导致焊点随印制板厚度的热胀冷缩而断裂。安装晶体管的几种较好方法如图5-2(b)～(e)所示。双列直插式组件可用导热材料（如RTV胶粘剂）粘接到印制板或散热器上。胶粘剂厚度一般应控制在0.127～0.254mm，如上图(b)所示。图(d)和