电子设备热测试与热仿真应用分析.pdf

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1、技术交流：电子设备热测试与热仿真应用分析电子设备热测试与热仿真应用分析毛佳张迪勇王成前摘要：对含有多个模块的整机设备进行热测试和热仿真分析。在热测试基础上，建立Icepak模型进行序列计算，研究传热关键参数的具体影响，将计算结果与试验实测值进行比较，修正热分析模型关键参数。结果表明，基于计算机辅助设计／计算机辅助工程(CAD／CAE)软件协同的热仿真能够在短时间内对设计结果进行准确预计，对热设计方案可行性进行预先判断，为复杂整机级电子设备热仿真模型创建和参数研究提供了较有价值的参考。关键词：整机设备；热测试；Icepak热仿真建模灵活、参数可变，但

2、须做到准确可靠、切1引言实可行才能发挥数值试验功能，更快、更好地随着电子设备的综合化、模块化，设备内完成设计一分析迭代。本文依据实际测试结果，部的布线密度越来越人，热流密度不断增加，围绕如何快速创建高质量Icepak热仿真模型展加之设计过程中可以随时更换或组装内部模块，开研究，通过序列分析方法和对结果的分析与还有设备面临着严酷的T作环境，对环境适应比较，校准模型关键参数，为电子设备热仿真性提出了更高要求，在设备研制过程中的热设分析技术应用提供参考。计问题显得愈加突出。传统的热设计模式下，2试验概况根据经验类比或应用有限的换热公式进行预先估计，最终主

3、要通过试验来交替完成整个热设热测试使用SMT多点温度测试仪完成，计过程。这种设计模式周期长、设计速度慢，在室温23．5℃环境下进行。整机设备采用封闭为保证散热效果，通常还要留有较大的余量，式热传导+强迫风冷形式的散热方案。为较全所以，难以满足现代电子产品的开发要求。面地测试设备中各关键点、关键界面的温度、电子设备开发周期短、样机一次通过率要温差分布情况，布置了15个温度测点，共进行求高，需要可靠且工程化的热仿真分析支持。4轮测试。各测点编号、位置及其描述、坐标作为提高产品性能与质量及缩短产品开发周期和测点温度平均值整理于表1中，试验现场分的得力手段

4、，热仿真分析被越来越多地引入到别如图7所示。8个槽位中有6个插入板卡(第电子设备的结构设计中，从对已设计产品的性2号、第6号槽位空)，总功耗共计约162．53W。能分析和校验，发展到对产品性能的准确仿真如图8所示，其中第1槽位插卡总功耗约为和预测，再到最佳设计方案的选择，设计人员23．5W，第3、第4、第5槽位插入相同的数字越来越多地使用基于CAD／CAE的热设计与仿处理卡，它们均为高功耗板卡，每块约为35W，真分析方法，电子设备结构设计进入新阶段。第7、第8槽位插入相同的射频卡，它们的功本文主要介绍某整机热测试概况和Icepak耗较低。热仿真模型

5、的创建、分网及参数校准。热仿真·53·电信技术研究总第385期RESEARCHONTELECOMMUNICATIONTECHNOLOGY2014年第3期析可知，影响其核心温度(或表面壳温)的冈dT3=T12～T13：均温板与机箱壁之间温差素有：结．壳热阻(可认为是功率器件内阻)、(向左方向)：热源表面导热层热阻、冷盒传导热阻、热管与dT4=T5～T6：04槽位芯片表壳至冷盒表面冷盒之间接触热阻(热管嵌于冷盒)、冷盒与均温差：温板之间接触热阻、冷盒与锁紧条之间接触热dT5=T8～T6：04槽位均温板T8至冷盒表阻[引、锁紧条与机箱壁之间接触热阻【引、

6、均温面高温点温差；板传导热阻、均温板与机箱壁之间接触热阻、dT6=Tl-T2：03槽位芯片表壳至冷盒表面机箱壁传导热阻、波纹片热阻等。本模型对上温筹：述热阻均建立了Icepak热阻对象，其中界面接dT7=T6～T7：04槽位冷盒表面温差；触热阻的总数在本模型中共计180余个。将热dT8=T8～T12：均温板板身温差2(自高温源视作均匀发热，以均质实体来代替实际热源测点向右低温测点方向)。(实测只能测试到芯片壳体表面的温度，表面根据上述分析，均温板在Icepak中建模时温度加上白壳至结的温升即得到芯片核心实际将其视作正交异性导热结构。在同定厚度向温度

7、)，I大1此暂不考虑结一壳热阻影响。上高导热系数的情况下，研究面内导热系数(kx，在上述各热阻中，传导热阻不需要输入，ky)变化对各相关测点的温度、温差影响。主只要保持真实几何形状并输入准确的材料导热要的接触热阻选定为均温板与机箱肇之间接触系数即可由软件自动计算。波纹片热阻，实质热阻、冷盒与均温板之间接触热阻、热源表面上类似r散热器热阻，它与波纹片自身构造、导热层热阻。为便于描述，将其厚度分别以tjxb、流经波纹片片身的气流状况相关，同样由软件tbot、ttop来表示。由jJ选用Icepak中的“厚自动计算。度．导热系数2DPlate”模型来进行模

8、拟，在对由于均温板为复合式结构，铜质壳体内含一个参数作序列变化时，其它参数均同定不变。高导热系数均温结构(厚度方向上)，导