小型加固机的热设计研究.pdf

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1、小型加固机的热设计研究袁丽(江苏自动化研究所，江苏连云港222O61)ThermalDesignofaMiniatureComputerMachineYUANLi(JiangsuAutomationResearchInstitution，Lianyungang222061，China)摘要：通过对某种密封式小型加固机的主要热热设计是对电子设备的热耗元器件、模块以及源分析，从基本原理出发，对PCB板、元器件、导热整机设备的温升进行控制。其目的是，为避免温度板和机箱外壳等方面提出具体的热设计思想及实施超过规定之后，引发电子设备故障而必须采取的一方法，并使用Ieepak软

2、件对系统热设计进行了优化种温控措施。小型加固机要求为完全密闭的腔体、仿真。仿真和试验结果表明，热设计方案结构合理，抗高低温和工作温度为一25～+55℃，通过对此设能较好地满足小型加固机的散热要求，能够准确可备的工作原理、使用条件以及周围环境进行分析，小靠地运行。型加固机的腔内热量分布不均匀，长期工作后机箱关键词：小型加固机箱；热源；热设计；热分析；内部温度上升很快。其主要热源有以下3种：印制热试验板的发热元器件所散发的热量；功率元器件耗散的中图分类号：TP203热量特别是模块的耗散功率转化的热能；设备与周文献标识码：A围环境所进行的对流、导热和热辐射等形式进行的文章

3、编号：1001—2257(2014)02—0039—04热交换。因此，设计中最根本任务就是在尽可能减Abstract：Inthispaper，theconcretethermal少产生热量的功耗同时把元器件所产生的热量迅速designsandtheirimplementationsofPCBboard，e—有效的传导到机箱的外部环境去。从PCB板的散lectroniccomponentandcomputershelfarepro—热设计、元器件和导热板的热设计和机箱外壳的散posedbyanalysingtheirmainheatsources．The热设计3个方面

4、层层展开以提高提高元器件的内部thermalanalysisandexperimentalresultsdemon—散热能力和机壳的向外传热能力。strate?thattheARTcomputerstructuredesignis1PCB板的散热设计feasibleanditcanworkreliablely．Keywords：aminiaturecomputermachine；heat设备正常工作时，PCB板上的电子元件就成为source；thermaldesign；therma1analysis；thermal发热热源，相应地其运行速度越快，其对散热能力的exp

5、erimentation需求就会增加。否则就会使电子设备的性能和可靠性大大降低，寿命缩短。故PCB板的散热设计就成为机箱设计中的重点之一。0引言1．1PCB板的选材和设计在电子行业，电子设备主要的失效形式是热失一般印制扳是树脂、增强材料(如玻璃纤维)和铜箔的复合物。在X—y轴方向，印制扳的热膨胀效。随着温度的增加，其失效率呈指数增长趋势，甚系数(CTE)为13～18ppm／℃，在板厚Z方向是8O至某些电子元器件的工作环境每增加10℃，其工作可靠性失效率往往会增加一个数量级，这就是所谓～9Oppm／℃，而铜的CTE为16．8pprn／℃，片状姆瓷体的CTE为6ppm／

6、℃。因此，印制扳的金属的“1O℃法则,,D-z3。所以，电子设备正确的热设计化孔壁和相连的绝缘树玻璃纤维在Z轴万向的是电子设备可靠性主要保障之一。CTE相差很太，如果产生的热量不能及时排除，热收稿8期：2013—10一O8胀冷缩会使金属孔开裂、断开，使设备失效，出现故《机械与电子~2014(2)·39·、型障。另外，由于SMT技术的广泛采用。表面贴装以便使热量分布均匀，气流流动合理，从而达到降温元器件的互连时通过裘面焊点的直接连接来实现的目的。设计中，主板元器件的最大功率为12W，的，陶瓷芯片基体的CTE为6ppm／℃，而FR4基所以考虑到将元器件安装在散热器上，散

7、热器的型材在板面X—y叫轴方向的CTE为13～18号类别则通过计算最大允许的散热器到环境温度的ppm／℃。因此，如果产生的热量不能及时排除，贴热阻R热阻来选择。由器件管芯传到器件底部的热阻装连接的焊点由于CTE的差异长时间经受热应力为R』c，器件底部与散热器之间的热阻为RcN，散热会导致疲劳断裂]。器将热量散到周围空间的热阻为R热阻，总的热阻印制板的种选择应以工艺精良、铜箔层牢固及R一R+R+R热。散热性能良好为原则。试验结果表明，导线截面积若器件的最大功率损耗为P，并已知器件允许一定，载流量越大温升越高。故设计时应根据温控的结温为T，、环境温度为，可以按下式求