可靠性熱設計的案例
可靠性電子產品熱設計知識 附電子設備可靠性熱設計指南徐維新下載
熱設計是隨著通訊和信息技術產業的發展而出現的一個較新的行業，且越來越被重視。隨著通訊和信息產品性能的不斷提升和人們對于通訊和信息設備便攜化和微型化要求的不斷提升，信息設備的功耗不斷上升，而體積趨于減小，高熱流密度散熱需求越來越迫切 。
熱設計是采用適當可靠的方法控制產品內部所有電子元器件的溫度，使其在所處的工作環境條件下不超過穩定運行要求的最高溫度，以保證產品正常運行的安全性，長期運行的可靠性 。此外，低溫環境下控制加熱量而使設備啟動也是熱可靠性的重要內容。
一、電子產品熱設計的目的
電子產品在工作時會產生不同程度的熱能，尤其是一些功耗較大的元器件，如變壓器、大功率晶體管、電力電子器件、大規模集成電路、功率損耗大的電阻等，實際上它們是一個熱源，會使產品的溫度升高。在溫度發生變化時，幾乎所有的材料都會出現膨脹或收縮現象，這種膨脹或收縮會引起零件間的配合、密封及內部的應力問題。溫度不均引起的局部應力集中是有害的，金屬結構在加熱或冷卻循環作用下會產生應力，從而導致金屬因疲勞而毀壞。另外，對于電子產品而言，元器件都有一定的工作溫度范圍，如果超過其溫度極限，會引起電子產品工作狀態的改變，縮短使用壽命，甚至損壞，導致電子產品不能穩定、可靠地工作。
電子產品熱設計的主要目的就是通過合理的散熱設計，降低產品的工作溫度，控制電子產品內部所有元器件的溫度，使其在所處的工作環境溫度下，以不超過規定的最高允許溫度正常工作，避免高溫導致故障，從而提高產品的可靠性。
二、電子產品散熱系統簡介
熱傳遞的三種基本方式是傳導、對流和輻射，對應的散熱方式為：傳導散熱、對流散熱和輻射散熱。
展開 電力電子器件可靠性之熱設計交流會
在電子系統設計中我們需特別關注其可靠性，而在影響電子產品可靠性的幾個關鍵問題中，散熱問題最為核心。基于此，為幫助高校及國內科研單位提升電子產品熱設計水平，海基科技將聯合Mentor Graphics公司共同舉辦“電力電子器件可靠性之熱設計交流會”，本次活動于2016年5月27日在北京開幕，誠邀您參加。
本次活動中，您將有機會與多位散熱專家共同探討熱仿真、熱測試相關話題；了解半導體器件的熱瞬態測試方法、半導體器件的功率循環及壽命預測、電子器件進行計算模型的校準等相關技術；并有機會親自參觀體驗先進的半導體器件熱特性測試儀器T3Ster。
報名請點擊：https://jinshuju.net/f/FqmKbghttps://jinshuju.net/f/FqmKbg
專家介紹
Andras Vass-Varnai：布達佩斯技術與經濟大學電氣工程專業博士，2007年加入MicRed團隊，擔任歐盟資助的 NANOPACK 項目技術主管，開發出DynTIM產品。在工業級功率循環測試系統PWT1500A（Power Tester 1500A）的設計和推廣中有深刻研究。2015年榮升為高級產品經理負責熱測試的相關研究。他的主要研究領域包括電子設備的熱管理、熱瞬態測試的高級應用、TIM材料的屬性、高功率半導體器件的可靠性研究，在國際上發表相關文章30多篇。
許欽淳：博士，Mentor Graphics MAD（機械分析部）高級應用工程師，工作地點臺灣。2008年獲得臺灣淡江大學機械專業博士學位。研究方向為熱管理，擅長電子冷卻、熱管、兩相流和流體機械。在T3Ster熱瞬態測試設備和熱管理方面，擁有多年研究經驗。
展開 熱仿真嵌入式前置，從源頭提升熱設計可靠性（免費領視頻）
如何讓更多的設計工程師、結構工程師也運用CFD的工具，參與電子散熱仿真，從設計源頭就提升電子產品熱設計可靠性，已經是目前熱設計的一種趨勢。
科技發展的今天，電子設備已經應用到制造業的各個領域，從航天電子、船舶電子、汽車電子，到日常生活離不開的消費電子和家用電器等，同時電子產品日趨智能化、小型化，也更加復雜，特別是智能化和小型化的趨勢正在持續增加所有封裝級別的功率密度，從而帶來更加困難的電子散熱設計。有效散熱對于電子產品的穩定運行和長期可靠性而言至關重要，傳統上熱設計通常需要具備熱傳遞知識背景的熱專家團隊，在概念設計甚至結構設計完成以后對產品進行熱仿真分析或者熱測試來了解產品性能，對產品認知的滯后會帶來多次的設計迭代和時間成本，因此從設計源頭就提升電子產品熱設計可靠性勢在必行。
本次在線研討會，西門子將向您介紹如何利用嵌入在常規設計軟件中的CFD仿真工具Simcenter FloEFD，在完成概念設計或者詳細設計后，輕松對產品進行電子散熱仿真分析，通過直觀的溫度分布和流體流速流線后處理，快速指導產品結構設計，同時利用跟設計的無縫集成，快速實現設計的變更后，通過仿真的自動更新，加速仿真迭代，真正實現仿真指導設計創新。
展開 航天器熱控系統的可靠性設計與分析
針對國內外航天器熱控制、熱管理技術的發展現狀,在詳細調研各種航天器熱控系統組成原理與功能實現方式的基礎上,從可靠性的角度出發,歸納、總結了航天器熱控系統中串聯、并聯、表決、儲備四種常見的可靠性設計模式及其相應的可靠性分析計算模型,介紹了其在空間站、月球探測
航天器熱控系統的可靠性設計與分析.pdf
可靠性設計、可靠性測試、元器件選型、系統設計、微觀設計
當我們要決策一個電路的器件選型的時候，如果有一個基本公式，直接告訴了我們應該重視哪個指標，器件選型和電路設計還是一件難事嗎？
舉個例子，一個插座電纜，上面要通過10A的電流，是用2根8A的導線并聯分流好呢？還是用一根14A的電纜好呢？通過可靠性模型可以輕松得到答案。
驅動一個發光管，是用三極管好呢，還是用運放好呢？
前段時間去青島，參觀了青啤的啤酒博物館，看到了一個世紀前，德國的電機和日本的風扇，世紀后的今天仍然能正常工作，令人艷羨不已。系統失效率的影響要素可以告訴您這個結果的答案，放在今天，德國、日本和我們一樣，也造不出耐一個世紀的電機和風扇。
電子可靠性要想提升，應該從哪些具體問題點下手呢？
這些都是系統方法論和工程計算可以幫助解決的問題，錢老走了，他的智慧和思維需要有人繼續傳承下去，我能做的是傳播錢老的思想，希望有更多的人參與進來，更廣泛的理解和應用。
2、電路可靠性設計規范
電路可靠性設計規范包括降額設計（降額參數和降額因子）、熱設計（熱設計計算、熱設計測試、熱器件選型）、電路安全性設計規范、EMC設計、PCB設計（布局布線、接地、阻抗匹配、加工工藝）、可用性設計（可用性要素、用戶操作分析、設計準則）、可維修性設計（可維修性等級、評估內容、設計方法）
電路可靠性設計規范的一個核心思想是監控過程，而不是監控結果，舉個最通俗的比方是，設計規范是懷孕過程的維護，保證優生。這些都是各前人多年經驗的總結，按照這些具體的設計方法去做了，產品的可靠性隱患就會被排除了。
比如熱設計，按照熱功率密度、熱流密度的計算確定下來的散熱方法，您就不必擔心散熱不夠了；按照熱阻和結溫的計算方法，選定了風扇和散熱片，只要有足夠的余量，也不必擔心自己是“盲人騎瞎馬，夜半臨深池”了。
展開 7/30 先進芯片設計中熱效應的可靠性分析
內容簡介：
在先進工藝下，隨著芯片規模與功耗密度的提高，考慮熱效應的可靠性分析成為了Sign-off標準的一環。Ansys通過先進的熱模型提供芯片，封裝和系統聯合的熱分析方案，Ansys已經與各大主流Foundry合作，在熱分析領域處于行業領先地位。
講師簡介：
張書強，Ansys中國半導體事業部技術支持經理。自2010年加入Ansys以來，一直從事芯片-封裝-系統協同設計和協同仿真領域的技術支持工作。主要研究領域：芯片-封裝-系統電源/信號/熱完整性協同仿真分析，芯片功耗噪聲簽核分析。
報名鏈接：http://event.31huiyi.com/1896188284/index?c=jishulink
展開 電子設備可靠性熱設計手冊-冷卻方式選擇
冷卻方式選擇 ￥50
[圖片]
直播推薦 |新一代FinFET SoC設計的熱、EM和ESD可靠性簽核
課程內容：
本次網絡研討會將重點介紹如何使用Ansys可靠性簽核方案為FinFET工藝下的SoC設計提供全面的熱、EM和ESD可靠性簽核分析。包含基于Ansys Totem及Redhawk-SC平臺的從標準單元庫、數模混合IP、數字SoC到封裝和系統級別的熱分析，以及考慮了熱效應的EM簽核分析，還將介紹基于Ansys PathFinder平臺的從IO、IP、SoC到封裝和系統級別的ESD完整性簽核分析。
課程簡介：
采用新一代FinFET技術的SoC設計具有眾多優勢，如更低的漏電流、更高的性能、更小的封裝面積、更大的集成度等。鑒于這些優勢，越來越多的高性能SoC選擇使用FinFET工藝，并廣泛地應用在移動通信、5G、高性能計算、AI和ADAS等領域。然而FinFET工藝也給設計人員帶來更多地可靠性挑戰，如更高電流密度引起的更高溫度、自發熱、電遷移（EM）和靜電放電（ESD）等。可靠性設計已經成為FinFET工藝下SoC設計的關鍵考慮因素，設計人員需要在設計中的每一個階段對熱、EM和ESD進行準確的簽核分析，以確保最終產品的質量和可靠性。
Ansys和主流代工廠在FinFET先進工藝下合作定義了完整的多物理場可靠性簽核方案，支持從IP到SoC到封裝和系統的整個設計流程中進行熱、EM和ESD仿真，找到設計中的缺陷，提供準確的簽核分析，保障產品一次流片成功。
培訓時間：
2020年10月20日（周二） 16:00~ 17:00
主講講師：
楊晨
點擊圖片或點擊報名鏈接報名：http://event.31huiyi.com/1909637972/index?c=jishulink
展開 【Ansys線上直播回看】先進芯片設計中熱效應的可靠性分析
『點擊觀看直播回放』
在先進工藝下，隨著芯片規模與功耗密度的提高，考慮熱效應的可靠性分析成為了Sign-off標準的一環。Ansys通過先進的熱模型提供芯片，封裝和系統聯合的熱分析方案，Ansys已經與各大主流Foundry合作，在熱分析領域處于行業領先地位。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術”圖片作品大賽
為紀念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術”圖片作品大賽，讓您有機會充分發揮自身超強的建模能力，開展巧奪天工的設計，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設計作品，可選擇的參賽仿真設計主題有16類，涵蓋主要物理領域和新興技術。
『或點擊此處進入報名通道』
展開 [可靠性軟件介紹]可靠性、維修性和安全性工程設計分析Isograph
Isograph 軟件的一個顯著特性就是將各軟件工具的功能、設計分析信息、分析流程等有機地集成在一起。
功能集成
Isograph 軟件集成了以下可靠性、維修性、綜合保障分析工作內容：
※ Reliability Prediction －可靠性預計
※ Maintainability Prediction －維修性預計（ MTTR 預計）
※ Reliability Block Diagram －可靠性框圖
※ FMEA / FMECA －故障模式、影響及危害性分析
※ Fault Tree Analysis －故障樹分析
※ Event Tree Analysis －事件樹分析
※ Markov Analysis －馬爾可夫過程分析
※ Reliability-Centred Maintenance －以可靠性為中心的維修工作分析
※ Hazop Analysis －風險性及可行性分析
※ Weibull Analysis －威布爾故障數據分析
※ LccWare －壽命周期費用分析
※ AvSim －高級仿真分析
項目集成
※ 系統、分系統、設備、部件、組件、元器件的統一分析和管理
※ 支持工程項目的分離與合并
※ 自動實現產品中各層次單元的數據傳遞關系
※ 最大限度地保證可靠性設計分析工作與產品研制狀態的一致性
數據集成
※ 通過數據共享和數據鏈接技術實現數據集成
※ 軟件內部的數據鏈接由系統自動實現
※ 軟件與外部接口的數據鏈接由用戶自由指定
展開 10/20 | 新一代FinFET SoC設計的熱、EM和ESD可靠性簽核
課程內容：
本次網絡研討會將重點介紹如何使用Ansys可靠性簽核方案為FinFET工藝下的SoC設計提供全面的熱、EM和ESD可靠性簽核分析。包含基于Ansys Totem及Redhawk-SC平臺的從標準單元庫、數模混合IP、數字SoC到封裝和系統級別的熱分析，以及考慮了熱效應的EM簽核分析，還將介紹基于Ansys PathFinder平臺的從IO、IP、SoC到封裝和系統級別的ESD完整性簽核分析。
課程簡介：
采用新一代FinFET技術的SoC設計具有眾多優勢，如更低的漏電流、更高的性能、更小的封裝面積、更大的集成度等。鑒于這些優勢，越來越多的高性能SoC選擇使用FinFET工藝，并廣泛地應用在移動通信、5G、高性能計算、AI和ADAS等領域。然而FinFET工藝也給設計人員帶來更多地可靠性挑戰，如更高電流密度引起的更高溫度、自發熱、電遷移（EM）和靜電放電（ESD）等。可靠性設計已經成為FinFET工藝下SoC設計的關鍵考慮因素，設計人員需要在設計中的每一個階段對熱、EM和ESD進行準確的簽核分析，以確保最終產品的質量和可靠性。
Ansys和主流代工廠在FinFET先進工藝下合作定義了完整的多物理場可靠性簽核方案，支持從IP到SoC到封裝和系統的整個設計流程中進行熱、EM和ESD仿真，找到設計中的缺陷，提供準確的簽核分析，保障產品一次流片成功。
培訓時間：
2020年10月20日（周二） 16:00~ 17:00
主講講師：
楊晨
點擊圖片或點擊報名鏈接報名：http://event.31huiyi.com/1909637972/index?c=jishulink
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【Ansys線上直播回看】新一代FinFET SoC設計的熱、EM和ESD可靠性簽核
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Ansys和主流代工廠在FinFET先進工藝下合作定義了完整的多物理場可靠性簽核方案，支持從IP到SoC到封裝和系統的整個設計流程中進行熱、EM和ESD仿真，找到設計中的缺陷，提供準確的簽核分析，保障產品一次流片成功。
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[論文]非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計
非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計
非線性隨機結構系統的動態可靠性和可靠性靈敏度設計.pdf
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熱管理解決方案 | 電子可靠性——多熱算過熱？
電源工程師如今可以使用比以往更強大的熱仿真工具，有限元分析和計算流體動力學甚至能夠為非常復雜的熱管理解決方案提供高精度的預測。
然而，這些新功能卻未解決最關鍵的問題：多熱算過熱？
電源是所有電子設備的核心。它通常需要在相對緊湊的空間中通過低成本來提供高功率和高電壓，為了滿足這些需求，電源設計人員必須充分發揮創意與技能。
但是創意需要依靠豐富的專業知識，電源設計尤為如此。為了解決電源噪聲、時序和效率要求，這全都離不開專業技術和經驗。遺憾的是，熱管理解決方案的反饋回路并非總是這樣直接。雖然令人驚嘆的強大熱工具可以非常準確地預測結溫、殼溫和環境溫度的分布情況，但是與了解具體的溫度相比，想要確定合適的溫度通常是一件更加困難的事情。
面臨風險的組件
降額方法一直是一種值得商榷的做法，但它在老式電子產品中有一定的合理性。因為一般固態機制通常需要幾十年甚至數百年，才會逐漸出現性能劣化、進而導致大量故障。降額策略更多關注的是功能（參數漂移等），其次才考慮可靠性。如今，可靠性問題已變得日益顯著，由于需要在更緊湊的空間內容納更多功能，如此精細的結構導致在幾年內或者甚至幾個月內就會發生性能劣化，即便設計人員遵守了傳統的降額方法也是如此。
展開 設計仿真 | Digimat RP UQ 插件提升設計可靠性
02 為什么固定（確定性）設計不嚴格
固定設計或確定性設計代表設計的所有參數都是固定的假設。換句話說，設計幾何結構、邊界條件和材料特性都是固定的，并且是完全受控的。當然，現實世界并非如此。當通過多次迭代測量材料的性能時，結果永遠不會完全相同。
在這種情況下，大多數設計師要么假設平均值，要么假設最有可能的情況。一些設計師添加了最壞的情況來增加他們的估計的可信度。這兩種方法都缺乏嚴謹性，甚至可能是危險的。
事實上，取平均值的情況并沒有考慮所有的情況，例如輸入參數的分布是錯誤。更確切地說，這種情況對應于一種許可設計或設計不足的情況。另一方面，如果我們考慮最壞的情況，設計師過于保守，這可能導致使用比必要的材料更多的材料或更高效的產品。后一種情況相當于過度設計。
03 什么是可靠性設計
可靠性設計和剛性或確定性設計完全相反。在這種情況下，假設所有或一些輸入參數相對于某些概率定律而變化。例如，考慮的不是幾何圖形的固定尺寸，而是該尺寸的一系列值。
類似地，不考慮所使用的材料特性，例如固定的材料強度，而是考慮一系列強度值。然后，目標是評估設計的概率響應，將其與規范進行比較，并得出設計的可靠性是否符合項目參與者定義的一些基線閾值的結論。
可靠設計也可以在文獻中以其他術語的形式找到，如基于不確定性量化（UQ）設計、概率設計、隨機設計或貝葉斯設計等。任何旨在解釋差異性傳遞的設計。
04 可靠性設計的解決方法
可靠性設計在科學和工程領域都不是一門新學科。事實上，自從有限元分析（FEA）和六西格瑪方法的發展和引入以來，該領域就一直存在。另一方面，目前可用于可靠性設計的解決方案受到以下限制：
? 需要許多不同的工具
可靠性設計需要不同類型的數值工具來進行典型的分析：有限元分析軟件、腳本界面、模擬管理器、數據挖掘軟件、可視化軟件和可靠性分析軟件。
展開 