電子產品熱設計及工程實例分析高級培訓課程

?課程大綱：
第一部分、三種傳熱方式的設計原則、冷卻方法選擇
一、熱設計基本定律的線性化；熱分析的熱阻等效電路法
1、導熱的傅立葉定律；熱阻建模思想;
2、對流的牛頓冷卻公式；其形式確立的歷史緣由;
3、輻射公式遇到的問題及其實際處理方法.
二、傳導的認識與熱設計措施
1、接觸熱阻；降低接觸熱阻的兩類措施；導熱材料；
2、傳導途徑中熱收縮效應的計算方法；接觸熱阻、收縮熱阻的占比；
三、對流的認識與熱設計措施
1、熱、流體分析中的無量綱數表達方法；對流換熱的準則數
（1）白漢金π定律；管內強迫對流的量綱分析；
（2）典型準則數的物理含義
2、各種對流換熱的準則方程形式
（1）強迫對流換熱的準則方程（管內）
（2）強迫對流換熱的準則方程（平板上）
四、輻射的認識與熱設計措施
1、熱輻射在電磁波頻譜中的地位；
2、熱輻射的基爾霍夫定律；該定律在電子熱設計中的應用；
3、基爾霍夫的熱阻建模追求——網絡分析法
五、散熱器的設計基礎與散熱器選用（傳導與對流的結合）
1、散熱肋的設計原則
2、電子器件散熱器的設計與選用
六、電子裝備冷卻方法的進展與選擇
1、基本熱傳遞方式在熱設計中的占比地位與輕重對待方法；增強湍流的工程措施（待補充，有例題）
2、電子冷卻方法進展（重點以IC芯片為例）；
3、電子冷卻方法基本選擇方法（熱流密度與許可溫升的關系）
第二部分、以空氣為介質進行冷卻的電子產品熱設計
一、空氣介質冷卻的基本認識
1、自然冷卻與強迫風冷的共同與區別；
2、空氣介質的選擇；
3、電子熱設計的分級；
二、元器件級散熱
1、單個元器件的開放空間強迫風冷
2、單個元器件的導流套強迫風冷
3、導熱模板（案例：IBM大型計算機CPU導熱模板）
3、熱安裝結構（元器件向印制板的傳導）
三、印制板級的導熱散熱
1、印制板上的傳導
2、熱安裝結構（印制板向機箱的傳導）
四、機箱級熱結構設計
◆ 封閉電子機箱外自然空冷的熱計算
◆ 機箱通風孔設計與總換熱量計算
五、強迫風冷結構的綜合設計方法
1、組成結構：
（1）通風機
（2）風道
（3）通風機與風道的位置關系
2、強迫空氣冷卻系統的工程設計方法
六、綜合案例
◆ 屏蔽插盒強迫風冷的熱設計
◆ 空心印制板強迫風冷的熱設計
第三部分、以液體為介質進行冷卻的電子產品熱設計
第一單元、電子產品非相變液體冷卻技術
一、電子裝備冷板應用分析（含液冷、氣冷冷板）
1、熱交換器與冷板；電子產品冷板的主要結構類型；冷板換熱的特點
2、氣冷式冷板及其在電子裝備中的應用結構；氣體冷板分析案例
3、液體式冷板及其在電子裝備中的應用結構；液體冷板分析案例
二、電子裝備冷板的設計方法（含液冷、氣冷冷板）
1、換熱器的重要工程概念：對數平均溫差法、熱容比、有效度、傳熱單元數（NTU）
2、如何得出均溫冷板的上述參數
3、冷板設計與校核計算思路
4、冷板壓力損失的計算
三、案例
◆ 多熱源用冷板的熱分析（氣冷為例）
◆ 間接液冷系統設計
◆ 速調管表面強迫液冷（導流套）的設計
◆ 平面電機散熱器的結構設計（B）
第二單元、電子產品相變冷卻技術?
一、熱管工作原理與基本結構
1、熱管三個基本組成的結構設計要求；
2、案例：熱管的應用結構；
3、熱管設計基礎：毛細循環條件；熱管傳熱極限；熱管的設計計算
二、蒸發機理的工程利用與前沿應用
1、普通蒸發機理與大功率元件的過蒸發措施；
2、超蒸發冷卻機理及其研究價值；
3、蒸發冷卻應用結構；
4、蒸發冷卻系統的組成
三、相變技術在高熱流密度制冷中的重要應用與研究現狀
◆ 計算機芯片的相變冷卻研究（A）
◆ 計算機芯片的熱虹吸循環系統
◆ 計算機芯片的兩相蒸發腔
◆ 筆記本電腦CPU熱管冷卻
第四部分：熱設計的計算機仿真
一、基本認識
1、熱分析的主要技術手段與國內外現狀；
2、系統級等效建模方法；
3、板級等效建模方法；
4、ZOOM-IN建模方法；
二、熱仿真案例：
◆ 電子產品熱應力仿真建模方法；引腳、焊點、螺栓的等效建模方法；
◆ 直流電源的建模仿真；
◆ 電子產品常用散熱組件熱仿真（風道、風扇、熱管散熱器）；
◆ PCB板結構優化的熱仿真；
◆ 片式多層陶瓷電容器的失效分析仿真；
◆ 電子產品中熱輻射影響的熱仿真；
◆ 微流道換熱器的仿真；
◆ 案例：UPS熱仿真分析
◆ 交換機熱仿真分析
◆ 筆記本電腦熱仿真分析
◆ 系統多尺度分析方法
第五部分：熱測試方法概述
一、溫度測量技術類型
1、熱電耦、熱敏電阻、溫度敏感涂料、液晶測溫介紹
2、紅外測溫、光纖測溫、集成電路溫度傳感器介紹
二、案例
◆ 國家重大專項高精度溫度控制系統的溫度測量（A）
◆ 用于PCB板批量生產的紅外檢測系統（A）?
第六部分：基于新技術、新應用的熱設計
一、半導體制冷的電子產品熱設計
1、半導體制冷理論基礎
（1）基本原理與基本概念
（2）基本公式與基本參數
2、綜合案例
◆ 國家重大專項高精度溫度控制系統（A）
◆ 保證電路板板基礎溫度的溫度控制系統（A）
二、基于MEMS、納米結構的熱技術
◆ 用于微冷卻的微泵技術（A）
◆ 用于高熱流密度對象（半導體激光器）的微液冷模塊（A）
◆ 用于高熱流密度對象（IC芯片）的新型流道（A）
◆ 微流道熱沉；熱沉微加工與組裝；IC芯片液體熱沉；微熱管均熱片；微冷卻器集成系統；整體加熱器和傳感器
◆ 采用新材料的熱管管芯（A）
◆ 太空輻射MEMS（來自美國NASA）
◆ 光照薄膜下的表面等離子體電磁效應的熱效果（A）
◆ 采用納米金屬粒子的熱效應的醫療檢測與治療（A）
三、光學、MEMS、發動機結構中的熱設計
◆ 大型光學系統中熱對光學質量的影響及其措施（A）
◆ 飛機發動機葉片的散熱結構（B）
四、新能源技術中的熱設計
◆ 太陽能、風能逆變電裝置的熱設計（B）
◆ 采用納米金屬粒子提高太陽能吸收效率（A）