电子产品热设计原理与原则.ppt

目录 热设计简介 各种散热方式的影响因素 机顶盒散热设计 2019-6-29 2 热设计简介 2019-6-29 3 在热源至热沉之间提供一条低热阻通道 热设计核心 2019-6-29 4 热能传递只有3种方式: 热传递方式 传导、 对流 辐射、 2019-6-29 5 各种散热方式的影响因素 2019-6-29 6 传导散热 2019-6-29 7 传导散热 传导——在物体（固体）中传播的热能的传递 截 面 积 2019-6-29 8 Q = K A △t / L L ---- 传热路径长度, m 传导散热计算公式 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, ℃ 2019-6-29 9 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 2019-6-29 10 2019-6-29 11 热传导改善 热阻的影响因素 减少热传路径长度 R= L / K A 选用导热系数高的材料 增加导热面积 降低热阻 2019-6-29 12 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 散热片导热热阻模型 R = Rjc + Rcs + Rsa 2019-6-29 13 越薄越好? 越薄越好！ 越薄越好！ 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 导热膏或者导热垫尽量薄 散热片的导热底尽量薄 2019-6-29 14 18页进一步探讨 选用导热系数高的材料 芯片封装材料 硅 99.9% 150 玻璃 1.09 树脂 2.16 三氧化二铝 32 2019-6-29 15 导热膏导热垫 种类 厂家 型号 导热系数 导热膏 Dow Corning TC-5022 3.3 导热胶 SONY UT6006W 1.74 导热垫 Bergquist Gap pad 5000S35 5 2019-6-29 16 散热片材料 纯铝 220 纯铜 386 纯银 418 2019-6-29 17 增加导热面积 2019-6-29 18 结论1：散热片吸热底面积增加，芯片有效散热面积增大 纵向热阻减小 2019-6-29 19 结论2：散热底板厚度增加，芯片有效散热面积增大 面积与厚度之间要取优化值 横向热阻减小 2019-6-29 20 散热过程三步骤 对流 2019-6-29 21 吸热效果取决于吸热底设计 吸热底4个要求 2019-6-29 22 2019-6-29 23 2019-6-29 24 2019-6-29 25 对流散热 2019-6-29 26 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, ℃ 2019-6-29 27 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 常用冷却介质的对流换热系数表 单位：W/m2·℃ 介质 自然对流 强制对流 空气 5-25 20-100 水 200-1000 1000-15000 油 ---------------- 50-1500