热仿真在电子设备结构设计中的应用new

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1、第27卷第3期电子工艺技术2006年5月EIectronicsProcessTechnoIogy165热仿真在电子设备结构设计中的应用李琴，刘海东，朱敏波（西安电子科技大学，陕西西安710071）摘要：应用热分析技术，能在产品的设计阶段获得其温度分布，从而优化设计，提高产品可靠性。介绍了用计算机进行辅助热分析的数值方法和热分析软件的特点。并用Icepak软件对某电子设备进行了热分析，并把仿真结果与实验值进行了比较，验证了方法的正确性。同时还对电子设备的散热进行了改进，并通过计算，获得了满足要求的优化设计参

2、数。关键词：电子设备；热设计；计算机辅助热设计；可靠性中图分类号：!"319文献标识码：#文章编号：1001-3474（2006）03-0165-04ApplicationofThermalSimulationintheStructuralDesignofElectronicSystemLIOin，LIUHai-dong，ZHUMin-bo（XidianUniversity，Xi'an710071，China）Abstract：Thetemperaturedistrictionofaproductcanb

3、eobtainedtooptimizethedesignandim-provethereIiabiIitybythetechnoIogyofthermaIanaIysisinthephaseofdesign.NumericaImethodsofcomputeraidedthermaIdesignandtechnoIogycharacteristicofthermaIanaIysissoftwareareintroduced.Then，thethermaIsimuIationofsomeeIectronic

4、systembegiven.BycontrasttheresuItofsimuIationwithexperimentationtocertifythevaIidityofthemethod.AndthethermaIcontroImeansoftheeIectronicsys-temareimproved.BynumericaIsimuIation，theOptimumdesignparameteroffuIfiIIingthermaIcontroIre-guirescanbegained.Keywor

5、ds：EIectronicsystem；ThermaIdesign；ComputeraidedthermaIdesign；ReIiabiIityDocumentCode：#ArticleID：1001-3474（2006）03-0165-04据统计，电子设备的主要失效形式是热失效，有检验，如此反复的设计过程，这样既浪费时间又浪费55%以上是因为冷却系统设计不良所导致。随着温原材料。显然这种传统的热设计方法已不能满足现［1］度的增加，其实效率成指数增长趋势，甚至有的代化的生产需求。因此，在产品的设计阶段就对

6、其器件在环境温度每升高10C，失效率增大一倍以进行有效的热仿真已是非常必要。热分析软件能够［2］上，被称为10C法则。所以，对电子设备进行热比较真实地模拟系统的热分布状况，能够在产品设设计和热分析，早已引起了国内外研究部门的重视。计阶段对其进行热仿真，确定出模型中的温度最高传统的热设计通常是根据经验或应用有限的换热公点。通过对模型进行修改或采取必要的散热措施，式进行预先估计，生产出成品后再通过实验来检验，消除其热问题，使其最高温度在允许的温度范围内，若不能满足要求，就要经历修改，再设计，再生产，再达到设计

7、要求。作者简介：李琴（1977-），女，硕士，主要从事电子设备热分析的研究工作。l66电子工艺技术第27卷第3期［3］2l计算机辅助热分析的数值法g"—热流密度W/m；［l］对电子设备进行计算机辅助热分析的基础是计2.2对流换热算传热学。其数值计算方法主要有有限差分法和有对流换热是指固体的表面与它周围接触的流体限元素法和有限体积法等。之间，由于存在温差而引起的热量的交换。对流换（l）有限差分法的数学基础是用差分来代替微热可以分为两类：自然对流和强迫对流。对流换热分，用差商代替微商（导数）。导热问题中有限差

8、分用牛顿冷却方程来描述：法的物理基础是能量守恒定律。它可以从物体内取g"=h（Tw-Tf）（2）任一元体，通过建立该元体的能量平衡来得到有限式中：h—对流换热系数W（/m·K）；差分方程。也可以直接从已有的导热方程和边界条Tw—固体表面的温度K；件得到相应的差分方程。把本来求解物体温度随空Tf—周围流体的温度K。间、时间连续分布的问题，转化为求时间域与空间域2.3辐射换热有限个离散点的温度值问题，用这些离散点上的温辐射换热指物