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电子设备热设计基础热路与电路R=U/IR1R2R3UIRt1Rt2Rt3?t?/qThermalSink

(environment)Rt=?t/Q电子设备热设计基础热阻与热流量和温度的关系电子设备热设计基础降低热耗器件的热耗一般受器件厂工艺水平的制约VLSI的总热耗一般低于NPN器件的热耗,但从热流密度的角度看,不可一概而论。控制周围环境向器件的热量传递。从结构措施上减小动力增温（如摩擦热的传输等）。内热阻—通常指芯片级的冷却技术,是今后VLSI的发展方向。外热阻—指传统的冷却技术,如风冷、液冷、相变冷却,热管传热等。Rt=?t/Q热设计基本考虑电子设备热设计基础内热阻的控制多芯片模块（multichip-module）微热管(micro-heatpipe)传热内热阻：芯片的PN结封装壳体(导热、对流)也称“芯片组导热模块”，通过导热、辐射将热量传至封装表面，再进行冷却。特点:尺寸小、重量轻、信号处理速度快、延迟时间小。微通道散热器（级通道，冷却剂可直接通过）电子设备热设计基础外热阻的控制（1）散热技术肋片式散热器,强迫空气冷却,液体冷却,相变冷却(沸腾、蒸发、升华)（2）制冷技术温差电制冷,液氮制冷,压缩制冷,相变制冷（3）恒温技术隔热材料保温,可控式恒温,关键技术是温度的控制（4）热管传热电子设备热设计基础热设计理论基础－传热学传热的基本方式有三种:传导、对流和辐射、一般来说，这三种形式在电子系统的热传输中分别占60%，20%和20%。电子设备热设计基础导热因物质的原子和分子之间的随机运动而导致的从高能级→低能级的一种能量传输过程。简单地说:导热的产生必需具备二个条件:和相互接触。?=－k?A??t/?n(w)q=－k??t/?n(w/m2)导热的基本定律:Fourier定律K—材料的导热系数W/m?oC

材料种类、温湿度、结构形式、密度、比热等。电子设备热设计基础

材料名称导热系数(20℃)W/(m·℃)密度(20℃)kg/m3比热(20℃)J/(kg·℃)铝2042707921金29219272126铜3308939385铁737898452银41910524234尼龙0.17~0.411211075环氧树脂0.41041不同材料的导热特性Diamond1600~2300电子设备热设计基础表面状况接触热阻×104(m2k/w)金属与金属干接触高3.55中2.58低0.90涂硅脂高2.32中1.29低0.48导热衬垫高1.10中0.65低0.32垫铟片（厚0.005mm)干接触高0.58中0.45低0.32接触热阻实例电子设备热设计基础对流换热定义:流动的流体与其相接触的物体（固体、流体、汽体），由于温差的原因所产生的能量与热量的传递过程。①靠自然力——密度差引起。（与的强度、流体的性质、空间、大小、壁面的大小等因素有关。）②受强制力（如风机、泵）推动而引起的流动。（推力的大小、（压差）、流体的性质、流道的尺寸大小等阻力因素有关。）电子设备热设计基础流体的流动特征自然对流natural强迫对流forced对流方式层流laminar紊流turbulent流动状态层流:流线有规则，大都发生在贴近

壁面附近的流层。

（导热产生的换热为主）

紊流:层流底层以外（边界层以外）

所发生的流体不规则流动。电子设备热设计基础对流换热的基本定律电子设备热设计基础对流换热系数对流传热系数的数值范围过程h/[W(m2k)]自然对流空气水1～10200～1000强迫对流气体高压水蒸气水20～100500～35001000～15000水的相变换热沸腾蒸汽凝结2500～350050