电子设备热分析,热设计及热测试技术综述及最新进展

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1、http://www.kekaoxing.com2007年第23卷第1期电子机械工程2007．Vo1．23No．1Electro—MechanicalEngineering5电子设备热分析、热设计及热测试技术综述及最新进展吕永超。杨双根(中国电子科技集团公司第38研究所，安徽合肥230031)摘要：随着电子技术的迅猛发展，电子设备过热问题愈显突出。文中阐述了电子设备冷却设计的常用手段及其最新的进展情况。关键词：电子设备冷却；电子设备热技术；热分析；热设计；热测试中图分类号：TK124；TN06文献标识码：B文章编号：10

2、08-5300(2007)01—0005—06AReviewofThermalAnalysis，ThermalDesignandThermalTestTechnologyandTheirRecentDevelopmentLUYong·chao，YANGShuang·gen(The38thResearchInstituteofCETC，Hefei230031，China)Abstract：Withtherapiddevelopmentofelectronictechnology，theoverheatproblemisbe

3、comingmoleandmoreprominent．Thispaperpresentsusefulwaysofelectronicequipmentscoolingdesignandtheirrecentde-velopment．Keywords：electronicequipmentscooling；electronicequipmentsthermaltechnique；thermalanalysis；ther-maldesign；thermaltest0引言伴随着计算机、通讯、军用、航空航天及民用市场等领域的需求

4、，电子技术得到迅猛地发展。看到这样一个事实：①电子器件的封装密度不断地提高，其热流密度不断地增大；②电子产品向微型化方向不断发展，功率更大而外形尺寸日益缩小；③电子产品已经渗透到各个领域，其应用环境不断扩大，所使用的热环境差异很大。电子产品的这些发展趋势使得电子设备图1芯片的功率发展趋势过热的问题越来越突出。电子设备的过热是电子产品技术称为电子设备热技术。它主要包括：热分析、热设失效的主要原因之一，严重地限制了电子产品性能及计及热测试三大技术，是发现解决电子设备热缺陷不可靠性的提高，也降低了设备的工作寿命。研究资料可缺少

5、的技术手段。这三大技术的集成以及在电子产表明：半导体元件的温度升高1O℃，可靠性降低50％。品开发中的并行应用，可以极大地缩短产品开发周期，因此电子设备内的温升必须予以控制，而运用良好的提高产品开发设计的经济性，保证电子产品的综合性散热措施来有效地解决这个问题则是关键。伴随着电能。子技术的发展，解决电子设备过热问题的方法也在不目前，国外在这方面的技术较为成熟，取得了许多断地完善。应用和理论上的成果。而国内由于电子工业的发展落解决电子设备过热问题，提高产品可靠性的相关后于国外，因此在电子设备热技术方面的研究也相应·收稿日期

6、"_2006-05—2l6电子机械工程第23卷热设计、热分析和热测试，印制板级的热设计、热分析、／l最大I、热测试，环境级的热设计、热分析和热测试。／芯片级的热设计、热分析和热测试主要研究芯片，内部结构及其封装形式对传热的影响，计算及分析芯片的温度分布，对材料结构进行热设计，降低热阻增加■一-L1’1’传热途径，提高传热效果，达到降低温度的目的。电路板级的热设计、热分析和热测试主要研究电2路板的结构元器件布局对元件温度的影响以及电子设图2芯片的表面热流密度发展趋势备电路板的温度分布，计算出电子元器件的结点温度，热流密度超

7、过1kW／cm2进行可靠性预计，其热设计则是对电路板结构及其元器件进行合理安排，在电路板及其所在箱体内采用温宽密度w：：oom：20008000llIIIW／~lmw／c度控制措施，达到降温的目的。G畦、、环境级的热设计、热分析和热测试主要研究电子设备所处的环境温度的影响，环境温度是电路板级热图3微波晶体管的发展趋势分析的重要边界条件，其热设计是采取必要的控制温滞后，水平较低，尚处于初期阶段，但这几年也逐渐认度措施使电子设备在适宜的环境温度下工作。识到了该研究对航空航天及军事方面的重要性及迫切鉴于热设计、热分析和热测试技

8、术对电子设备的性。芯片、印制板及整个系统都很关键，下面就对电子设备美国在7O年代就颁发了可靠性热设计手册；日本热设计、热分析和热测试的关键性技术作一分析。电器公司1985年推出的巨型计算机已采用水冷技术；而且国外很多公司都在致力于各种电子设备冷却方法1热分析主要技术的计算机辅助热分析软件的开发，力求快速准确地计电子设