热 源
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2020/11/27
热 沉
电子产品热设计原理和原则
热传递方式 墙壁 空气
3 热能传递只有 种方式: 辐射、传导、对流
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电子产品热设计原理和原则
各种散热方式的影响因素
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电子产品热设计原理和原则
➢传导散热
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自然散热主要由两部分组成：辐射换热+自然对流。其中辐射换热占的 比例20~50%左右（跟物体温度及表面处理有关） 自然散热时，可以假设热交换系数10w/m2. ℃
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电子产品热设计原理和原则
自然对流换热系数
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电子产品热设计原理和原则
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电子产品热设计原理和原则
减少热传路径长度措施
芯片封装外壳在保证机电性能前提下尽量薄 ！
越薄越好
导热膏或者导热垫尽量薄 ！
越薄越好
散热片的导热底尽量薄
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越薄越好?
18页进一步 探讨
电子产品热设计原理和原则
选用导热系数高的材料 芯片封装材料
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电子产品热设计原理和原则
常用冷却介质的对流换热系数表
单位：W/m2·℃
介质 空气 水 油 水蒸气 水沸腾
自然对流 5-25
200-1000 -------------------------------2500-25000
强制对流 20-100 1000-15000 50-1500 5000-15000 ------------------
电子产品热设计原理和 原则
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电子产品热设计原理和原则
目录 1.热设计简介 2.各种散热方式的影响因素 3.机顶盒散热设计
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电子产品热设计原理和原则
热设计简介
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电子产品热设计原理和原则
热设计核心 在热源至热沉之间提供一条低热阻通道
强制对流换热系数
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电子产品热设计原理和原则
对流换热改善
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电子产品热设计原理和原则
改善对流换热系数的措施
流体相变变化
流体在气体和液体之间变化
引起流动原因 流体流动形态 流体物理性质 传热面几何性质
强制对流和自然对流 层流和紊流 比热容、导热系数、密度、黏度 形状、大小
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电子产品热设计原理和原则
散热片材料
纯铝 220
纯铜 386
纯银 418
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电子产品热设计原理和原则
增加导热面积
结论1：散热片吸热底面积增加，芯片有效散热面积增大
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纵向热阻减小
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电子产品热设计原理和原则
硅 99.9% 150
玻璃 1.09
三氧化二 铝 32
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树脂 2.16
电子产品热设计原理和原则
导热膏导热垫
种类 导热膏 导热胶 导热垫 Nhomakorabea厂家 Dow Corning SONY Bergquist
型号 TC-5022 UT6006W Gap pad 5000S35
导热系数 3.3 1.74 5
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电子产品热设计原理和原则
传导热阻的概念
由公式 Q = K A △t / L变形可得：
△t=Q L / K A
1
模仿电路电压和电流电阻关系的公式 U=IR,引入热阻概念，
△t=Q R
2
结合公式1和公式2，得出热阻和导热系数的关系：
R= L / K A
3
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Tj ----晶片界面温度，一般115-180 ℃,军用65-80 ℃;
Tc ---- 晶片与导热介质界面温度
Ts ----导热介质与散热片界面温度
Ta ----外界为空气35-45 ℃ ，密闭空间或接近其他热源50-60 ℃
Rjc ----晶片到封装外壳热阻
Rcs ----导热介质热阻
Rsa ----散热片热阻
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电子产品热设计原理和原则
传导散热
传导——在物体（固体）中传播的热能的传递
长度
截 面 积
两端温差
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电子产品热设计原理和原则
传导散热计算公式
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Q = K A △t / L
Q ---- 传导散热量, W K ---- 导热系数, W/m·℃ A ---- 导体横截面积, m2 △t ---- 传热路径两端温差, ℃ L ---- 传热路径长度, m
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电子产品热设计原理和原则
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电子产品热设计原理和原则
➢对流散热
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电子产品热设计原理和原则
对流散热计算公式
Q = h A △t
Q ---- 对流散热量, W K ---- 换热系数, W/m2·℃ A ---- 导体横截面积, m2 △t ---- 换热表面与流体温差, ℃
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电子产品热设计原理和原则
热对流改善
R= 1 / h A
增加流体换热系数 增加换热面积
降低热阻
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电子产品热设计原理和原则
流体相变变化
冷凝段 蒸发段
气态流体 液态流体
在热管中使用，受热的流体蒸发气化，将热量带到冷凝段。 流体在冷凝段冷却液化后，通过毛细作用流回蒸发段。
电子产品热设计原理和原则
热传导改善
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电子产品热设计原理和原则
热阻的影响因素
R= L / K A
减少热传路径长度
降低热阻
选用导热系数高的材料 增加导热面积
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电子产品热设计原理和原则
散热片导热热阻模型
R = Rjc + Rcs + Rsa
面积与厚度之 间要取优化值
结论2：散热底板厚度增加，芯片有效散热面积增大
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横向热阻减小
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电子产品热设计原理和原则
散热过程三步骤 对流
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电子产品热设计原理和原则
吸热底4个要求
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吸热效果取决于吸热底设计
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