作者簡介
錢吉裕,中國電子科技集團有限公司第十四研究所冷卻研究室主任,研究員級高級工程師,長期從事高功率密度電子設備熱設計技術研究應用。擔任中國電子學會電子機械工程分會委員兼秘書長,《電子機械工程》編委,中國電子學會電子設備熱管理專家委員會委員,南京理工大學兼職教授,國家科技專家庫在庫專家,兩次入選江蘇省”333高層次人才培養工程”。獲國家技術發明二等獎一項,國防科技進步一等獎一項,其他省部級獎一項。
目錄
第1章 緒論 1
1 1 電子設備熱設計的內涵 1
1 1 1 電子設備熱設計的重要性 3
1 1 2 電子設備熱設計的定義與目標 6
1 2 電子設備熱設計的挑戰 8
1 2 1 熱流密度急劇升高引發芯片過溫風險 8
1 2 2 集成度與日俱增誘發熱-力-電耦合問題 9
1 2 3 功率大幅提升凸顯熱設計的資源難題 10
1 2 4 極端工況增多暴露傳統熱設計的局限性 12
1 2 5 精確控溫要求嚴苛提升設備熱設計難度 13
1 3 電子設備熱設計技術的分類和選擇原則 14
1 3 1 電子設備熱設計技術的分類 14
1 3 2 電子設備熱設計技術的選擇原則 16
參考文獻 19
第2章 電子設備的產熱及熱可靠性理論基礎 22
2 1 電子設備的產熱和溫度失效機理簡介 22
2 1 1 無源器件 23
2 1 2 有源器件 25
2 1 3 溫度失效機理小結 29
2 2 電子設備的溫度可靠性預計 30
2 2 1 基於手冊的可靠性預計方法 30
2 2 2 基於手冊的可靠性預計方法的不足 31
2 2 3 基於失效物理模型的可靠性預計方法 32
2 3 電子設備的溫度降額設計 34
2 3 1 溫度降額的原則 34
2 3 2 溫度降額的指標 35
2 3 3 溫度降額的設計流程 35
2 4 電子設備的溫度環境應力篩選 37
2 4 1 溫度環境應力篩選分類 37
2 4 2 溫度環境應力篩選流程 40
參考文獻 41
第3章 電子設備熱傳導技術 44
3 1 熱傳導及強化方法 44
3 1 1 導熱機理 44
3 1 2 導熱強化 48
3 1 3 導熱優化 52
3 2 常用電子設備熱管理材料 61
3 2 1 熱塊體材料 61
3 2 2 熱界面材料 69
3 3 熱管及其衍生物 79
3 3 1 熱管的工作原理 79
3 3 2 熱管的相容性及壽命 81
3 3 3 熱管及其衍生物分類 82
參考文獻 90
第4章 電子設備風冷技術 94
4 1 自然冷卻 94
4 1 1 自然冷卻原理 94
4 1 2 自然冷卻的強化方法 95
4 2 強迫風冷 102
4 2 1 強迫風冷原理 102
4 2 2 強迫風冷的強化方法 103
4 3 典型風冷系統設計案例 109
4 3 1 散熱需求分析和冷卻方式選擇 110
4 3 2 風冷組件設計 110
4 3 3 風冷陣面設計 113
4 3 4 風機選型 114
4 3 5 系統設計校核 117
4 3 6 小結 118
參考文獻 118
第5章 電子設備液冷技術 120
5 1 液冷原理與分類 120
5 1 1 液冷原理 120
5 1 2 直接液冷 123
5 1 3 間接液冷 126
5 2 液冷強化技術 128
5 2 1 對流換熱係數強化 128
5 2 2 對流換熱面積強化 133
5 2 3 協同設計優化 140
5 3 液冷系統的安全性與可靠性設計 141
5 3 1 腐蝕防護設計 141
5 3 2 洩漏防護設計 144
5 3 3 可靠性設計 150
5 3 4 健康管理設計 153
5 4 典型液冷系統設計案例 157
5 4 1 散熱需求分析和冷卻方式選擇 158
5 4 2 冷板設計 159
5 4 3 管網設計 161
5 4 4 冷卻機組設計 164
5 4 5 系統設計指標覆核與評估 169
5 4 6 小結 170
參考文獻 170
第6章 電子設備相變冷卻技術 173
6 1 相變冷卻原理 173
6 1 1 氣泡動力學簡介 173
6 1 2 池沸騰 174
6 1 3 對流沸騰 175
6 1 4 相變冷卻的特點 177
6 2 相變冷卻方式 178
6 2 1 直接相變冷卻 178
6 2 2 間接相變冷卻 181
6 3 相變冷卻系統設計及應用 183
6 3 1 工質選型 183
6 3 2 換熱設計 186
6 3 3 流動設計 189
6 3 4 其他工程問題 195
6 3 5 典型相變冷卻應用 196
參考文獻 199
第7章 電子設備輻射散熱技術 202
7 1 輻射傳熱特點 202
7 2 電子設備熱輻射技術基礎 205
7 2 1 輻射傳熱計算 205
7 2 2 太陽輻射 207
7 2 3 地球紅外輻射與地球反照 212
7 2 4 電子設備內部熱輻射 215
7 3 輻射傳熱控制技術 216
7 3 1 輻射散熱類技術 217
7 3 2 輻射隔熱類技術 221
7 3 3 自適應溫控類技術 223
7 4 星載電子設備熱控設計案例 226
參考文獻 229
第8章 電子設備儲熱技術 231
8 1 儲熱技術的原理及特點 231
8 2 儲熱材料的分類及強化設計 232
8 2 1 顯熱儲熱材料及選型設計 233
8 2 2 潛熱儲熱材料及強化設計 235
8 2 3 化學儲熱材料及控制設計 241
8 3 典型電子設備儲熱設計 245
8 3 1 儲熱需求計算 245
8 3 2 儲熱方式選擇 246
8 3 3 儲熱溫區設計 247
8 3 4 綜合仿真校核 248
參考文獻 251
第9章 電子設備微系統冷卻技術 253
9 1 電子設備微系統冷卻概述 253
9 1 1 微系統冷卻的內涵 253
9 1 2 常用封裝技術的熱特性分析 254
9 1 3 微系統冷卻的特點 260
9 1 4 微系統冷卻面臨的挑戰 261
9 2 常用微系統冷卻技術 264
9 2 1 芯片近結高導熱材料 264
9 2 2 異質界面低熱阻技術 270
9 2 3 嵌入式微流體技術 272
9 2 4 主動冷卻技術 276
9 2 5 微冷卻控制元件 278
9 2 6 熱-力-電協同設計 280
參考文獻 283
第10章 電子設備熱仿真及熱測試技術 286
10 1 電子設備熱仿真 286
10 1 1 熱仿真基礎及方法 286
10 1 2 常用熱仿真軟件 287
10 1 3 熱仿真案例 292
10 1 4 熱仿真面臨的挑戰 295
10 2 電子設備熱測試 299
10 2 1 熱測試標準簡介 299
10 2 2 溫度測試 301
10 2 3 流量測試 307
10 2 4 速度測試 311
10 2 5 壓力測試 313
參考文獻 315
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