熱特性的案例
fcBGA-H封裝瞬態熱特性 仿真&測試（一）
隨著功能要求的提高，功率和熱流密度越來越大。因此，對于高功率倒裝芯片，客戶在不斷的推進TIM（熱界面材料）的低熱阻化。
TIMs（Thermal Interface Materials）是用于提高固體接觸面之間傳熱性能的導熱材料。比如CPUs和散熱器之間，若出現微小間隙，由于空氣導熱性能極差，整個散熱效率就會嚴重降低。因此，TIM的熱特性對于散熱方案的可靠性是至關重要的，尤其是發熱部位的最高溫度（結溫Tj），散熱片上表面溫度（殼溫Tc），和上述兩點之間的熱阻。測殼溫Tc的傳統方法是，在散熱片中心放置一個熱電偶。該方法的一個最大問題是只能用散熱片中心位置的溫度來表征殼溫。但是在實際應用中，最高溫度的位置我們通常不確定，尤其是當給結區加載非均勻熱載荷（non-uniform power）的時候。
本文主要討論的是：
a. 描述如何使用不借助熱電偶的瞬態測試設備測試fcBGA封裝器件（由STATS ChipPAC制造）的TIM熱特性，尤其是結殼熱阻Rjc；
b. 描述如何測試在風扇不同轉速下（模擬真實工況）封裝器件的Rja（結到環境的熱阻）；
c. 闡明功率脈普對結構函數的影響；
d. 描述如何通過仿真生成一個仿真結構函數，再用測試結構函數來修正仿真結構函數，最后用修正后的結構函數生成熱阻網絡模型，應用于系統級產品中；
e. 明確并改進更好的仿真和測試方法。
2. 封裝器件和熱測試裝置的結構
STATS ChipPAC內部搭建了一個flip-chip測試裝置（test vehicle），專門用于評估TIM的熱特性，其結構如圖1所示。
展開 3D打印全新血管超材料，可經重新配置改變熱和電磁特性
這種材料可被重新配置，從而改變熱和電磁特性。
該研究論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學土木、建筑和環境工程系助理教授JasonPatrick表示：“我們從生物體中發現的微小血管網絡中汲取靈感，并將這種微血管系統整合到用玻璃纖維增強的結構環氧樹脂中，本質上是血管化的玻璃纖維。”
△圖片來源：北卡羅來納州立大學
Patrick還稱：“通過將不同的流體泵入脈管系統，我們還可以控制復合材料的多種特性。這種可重構性極具潛力，可應用于飛機、建筑物和微處理器等領域。”
這種超材料由3D打印技術制成，因此工程師能夠創建各種形狀和大小的微小管網絡，即微血管系統。這種微血管系統可以結合到一系列結構復合材料中，包括玻璃纖維、碳纖維，以及用于防彈衣的高強度材料。
在實驗中，研究人員將鎵和銦的室溫液態金屬合金注入脈管系統中，從而可以通過操控微血管結構來控制超材料的電磁特性。具體來說，通過控制血管系統中包含的方向、間距和導電液態金屬，進而控制材料過濾掉射頻頻譜中的特定電磁波。這種重新配置具有可調諧通信和傳感系統(例如雷達、Wi-Fi)的潛力，能夠按需在頻譜的不同部分運行。
合著者、圣塔克拉拉大學(Santa Clara University)電氣工程助理教授Kurt Schab表示：“動態重新配置電磁非常有價值，特別是在尺寸、重量和功率限制極大激勵設備使用的應用。這些應用可以在系統中承擔多種通信和傳感角色。”
研究人員還通過相同的脈管系統循環水，并證明他們可以操縱材料的熱特性。Patrick表示：“操縱熱特性可以幫助我們在電動汽車、高超音速飛機和微處理器等設備中開發更高效的主動冷卻系統。例如，電動汽車電池目前依靠的是帶有簡單微通道的鋁翅片進行冷卻。
展開 轉子通過臨界轉速時碰摩熱效應對振動特性的影響
轉子通過臨界轉速時碰摩熱效應對振動特性的影響<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2006-09-25 08:32:38被malong評為3星級，為發貼者加分60。</Font><BR><Font color=#FF0000><B>點評:</B></Font>
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熱塑性樹脂基復合材料的制造工藝及其特性
用玻璃纖維增強熱塑性樹脂，提高了力學性能和熱變形溫度，降低了線脹系數，提高了耐疲勞和抗蠕變性能，同時改善了電性能。蘇州挪恩復合材料有限公司對比了尼龍66、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物增強前后的性能，從實驗結果看各方面性能都有顯著提高。
（碳纖維復合材料汽車板簧）
目前已有多種熱塑性樹脂用來作復合材料的基體，研制成功的熱塑性復合材料有纖維增強尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯等，一般應用在要求輕質、高強度、耐腐蝕的機械零件中，如航空機械、機車車輛、汽車、紡織機械、造船、建筑和電氣等領域。用碳纖維等高級增強材料代替玻璃纖維，可得到各種性能更好的復合材料，如結構材料、耐沖擊材料、耐磨、阻尼減振材料等。
這種材料的優點還和熱塑性塑料一樣具有重復使用性和二次加工性，其廢舊制品和加工中的邊腳料經過適當處理可以循環利用，該材料的制品可以采用熔融焊接方法連接，采用高溫高壓成型和冷卻成型，工藝周期較短、能耗低、生產效率高，熱塑性復合材料原料來源充足，價格低廉，易加工，熱塑性復合材料半成品（粒、片料）幾乎沒有貯存期限制。
熱塑性樹脂基復合材料工藝特性與熱塑性樹脂基基本相似，添加纖維增強材料后，其工藝性能略有變化，這與樹脂自身結構有密切的聯系。熱塑性樹脂基在成型加工過程中在剪切速率、溫度、壓力下變為粘流態，其流變性是決定樹脂體系加工性能的主要標志。
纖維含量、纖維長度、纖維取向對成型工藝也會造成影響。蘇州挪恩復合材料有限公司實驗人員分析了實驗測試數據，發現隨著纖維含量的增加，樹脂的粘度增加，流動性降低。在熱塑性復合材料中，玻璃纖維含量一般在20%-40%（質量分數），既有顯著增強效果，又能保證制品成型。過多的纖維含量會使纖維磨損嚴重，增強性能降低，物料成型性惡化，且對設備磨損加劇。
展開 
熱仿真和熱特性優化 在汽車LED車燈上的應用
LED的光熱模型對于芯片的熱仿真意義重大。
本方案如圖所示，熱瞬態測試儀T3Ster能夠對LED的光熱效應進行同時跟蹤；利用T3Ster主機可以實現LED熱阻模型的實驗，實驗結果可直接產生FloEFD仿真中所需的模型；同時配合Teral LED儀器，可以用積分球邊熱測試邊檢測LED光通量，實現了光熱一體化檢測方案，為使用者實現流明要求，且符合熱學要求，降低設計余量，進行高精度設計，提供一個有力工具。
3.高精度輻射計算模型
相比離散傳遞、離散坐標模型，高精度的蒙特卡洛模型在車燈系統中有著廣泛的應用。車燈中的外透鏡、內透鏡等透明材料具有良好的透光性與一定的吸收特性，
FloEFD軟件在仿真計算中能夠考慮透明件固體吸收的特性；蒙特卡羅計算模型能較好地解決吸收，聚焦等系列問題，用戶可根據精度要求設定離散條帶個數和跟蹤射線個數；這種方法在LED,鹵素燈輻射效果，透明件溫度精確預報，太陽輻射問題高效預報等方面都發揮了很大作用。
二、PCB的設計與優化
PCB在前大燈模組與控制單元，以及LED尾燈當中具有廣泛的應用，PCB對產品的成本有著關鍵的影響，因此提高設計精度，減少設計冗余則十分重要。
FloTHERM軟件和FloEFD軟件都可以對PCB做精細熱仿真，特別是FloTHERM軟件中可以綜合布線，過孔和各層特性來實現PCB和元器件的精細仿真。
展開 精準洞察熱性能：T3Ster 熱阻測試儀的強大優勢
在半導體及電子設備的研發與生產中，熱管理至關重要。過高的溫度會導致器件性能下降、可靠性降低，甚至引發故障。準確測量和分析熱阻等熱特性參數，是優化熱管理、確保產品質量與性能的關鍵。T3ster 熱阻測試儀作為行業內的先進設備，為熱特性測試帶來了革命性的解決方案。
一、T3ster 熱阻測試儀簡介
T3ster 熱阻測試儀由專業的半導體測試設備制造商研發，是一款專注于半導體器件封裝熱特性測試的精密儀器。它能在數分鐘內快速提供各類封裝的詳細熱特性數據，廣泛應用于半導體、電子應用和 LED 行業以及研發實驗室等領域。其系統融合了功能強大的軟件與先進的硬件，具備極高的測試精度與可靠性。
二、T3ster 的測試原理與方法
（一）測試原理
T3ster 采用基于電學法的熱瞬態測試技術。通過改變電子器件的功率輸入，使得器件產生溫度變化。在這個過程中，T3ster 尋找器件內部具有溫度敏感特性的電學參數，如 PN 結的正向結電壓等。利用測試設備對這些溫度敏感參數（TSP）進行監測，通過測量 TSP 的變化來精確得到結溫的變化情況。當器件的功率發生改變時，結溫會從一個熱穩定狀態轉變到另一個穩定狀態，T3ster 能夠精準記錄結溫的瞬態變化過程，包括升溫與降溫過程 。
（二）測試方法
靜態測試法：符合 JEDEC JESD51-1 標準中描述的靜態測試方法。T3ster 通過持續改變電子器件的輸入功率，讓器件達到熱平衡狀態后，在冷卻過程中進行連續測試，實時采集器件的瞬態溫度響應曲線。這種方法能夠全面獲取熱流傳導路徑中每層結構的詳細熱學信息，包括熱阻和熱容參數 。
動態測試方法：也稱為脈沖加熱單點測試。
展開 熱阻測試儀在LED照明技術中的應用
T3Ster是一款先進的半導體器件封裝熱特性測試儀器，可以在幾分鐘內提供各類封裝的熱特性數據。該設備基于JEDEC的‘StaticMethod’測試方法（JESD51-1），通過改變電子器件的輸入功率來使器件產生溫度變化，從而測量器件的瞬態熱特性。
SimcenterT3Ster是一款先進的半導體器件封裝熱特性測試儀器，在數分鐘內提供各類封裝的熱特性數據。T3Ster專為半導體、電子應用和LED行業以及研發實驗室的應用而設計。系統包括易用的軟件部分和硬件部分，T3Ster用來測量封裝半導體器件以及其他電子設備的瞬態熱特性，測量的器件包括分離或集成的雙極型晶體管、MOS晶體管、常見三極管、LED封裝和半導體閘流管，各種封裝類型的器件和微機電系統的一些部件。因其配備的專業的設備和軟件，它也能測試PWB、MCPCB以及其他基板、熱界面材料或冷卻組件的熱特性。
SimcenterT3Ster提供無可匹敵的精確度和高重復性的熱阻抗數據，它的多通道配置能夠以最少的測試獲得幾乎所有封裝種類的特性。它提供極其精確的溫度測量（0.01°C，使用二極管傳感器，靈敏度：2mV/°C，假設50mV溫度引起步進電壓的改變），測試啟動時間1微秒。與其他測試系統不同，T3Ster直接測試實際熱阻抗曲線?封裝半導體設備的熱瞬態反應，而不是人為地將單個反應組合。
展開 掌握“核心科技”—— 利用有限元研究機床中的溫升影響
機床的熱特性
機床受到車間環境溫度的變化、電動機發熱和機械運動摩擦發熱、切削熱以及冷卻介質的影響，造成機床各部的溫升不均勻，導致機床形態精度及加工精度的變化。溫升對機床正常工作和加工精度的主要影響是：1）溫升使各部分零件溫度隨時間變化，使機床喪失已有的調整精度，從而影響被加工工件的尺寸，同時，溫升也使軸承間隙發生變化，進而影晌加工精度。2）溫升使溫度分布不均勻，造成各零件或零件各部分之間的相互位置關系發生變化，從而造成零件的位移或扭曲。實踐證明，機床受熱后的變形是影響加工精度的重要原因。
要提高機床的精度和熱性能，必須在設計階段，從提高機床的熱特性、熱剛度入手，實現機床的主動熱控，從根本上提高機床的熱性能。機床熱特性分析技術是實現機床熱設計的基礎。
隨著計算機技術的發展，有限元仿真分析成為機床熱設計的重要手段，它具有邊界適應性好、計算準確度高等優點。下面以機床主軸系統的熱特性有限元分析為例，了解有限元分析在機床熱特性分析中的應用。
機床主軸系統的熱特性分析
前言
機床主軸系統的熱特性分析在機床動態設計中占據重要地位，主軸系統的熱態性能直接影響機床的加工精度。通過有限元分析結果，在加工前對機床進行優化設計能夠一定程度上減少熱誤差對加工精度的影響，為進一步研究機床的熱誤差提供了理論依據。
建立數學模型
采用Solidworks軟件進行三維實體建模，導入Msc.marc大型非線性有限元軟件進行分析。
圖1：實體模型
對模型進行適當簡化，然后導入Msc.marc進行網格劃分、分析計算。
展開 熱效應對高速圓錐動靜壓軸承靜特性的影響
2 壓力場及溫度場計算
采用有限元與有限差分相結合的方法，對雷諾方程、能量方程、溫黏關系式聯立方程組編程、求解，得到計入熱效應后的黏度分布、壓力分布和溫度分布。
對于壓力場，運用超松弛迭代法，聯立雷諾方程、深腔流量平衡和壓力邊界條件，對偏位角進行迭代，直至其達到精度要求，滿足收斂準則為止。而溫度場，則充分考慮了流動方向對導數的差分計算式及界面上函數的取值方法的影響，采用迎風差分法求解，利用正系數法則對溫度離散系數及常數項進行修正[14]，以防止潤滑油在油腔邊緣處發生“逆流”現象，使能量方程絕對穩定。求解溫度場仍使用超松弛迭代法，使其滿足收斂準則。
壓力場和溫度場同時滿足收斂條件時，終止循環，得到滿足條件的黏度場、壓力場和溫度場，進而計算出計入熱效應后的高速圓錐動靜壓軸承的靜特性參數。
圓錐動靜壓軸承靜特性計算流程如圖3所示。
展開 板式換熱器板片設計的4大特性
板式換熱器是制冷主機上的重要配件，它是由一組波紋金屬板組合而成，板上有四個角孔，供傳熱的兩種液體通過，引導流體交替地流經各自的通道，進行熱交換，它們排列緊密、精度高，體積小，換熱效率高，節省空間，使用環境要求較高，適合在小型制冷機組上使用，廣泛應用與冶金、石油、化工、食品、制藥、船舶、紡織、造紙等行業，是加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌的優良設備。
板式熱交換器板片設計的四大特性：
一、分流區設計
即使最寬的板片，也能使流體充分均勻地分布在板片的各個角落，使分流區壓力損失最小.板片所有的換熱面積都參與高效換熱，板片的所有物理面積都轉化為有效的換熱面積，無換熱死區，不存在流動死角，不容易發生積垢，不易出現積垢引起的氯離子腐蝕，可以充分利用允許的壓力降，提高對流換熱部分的流速，提高整體的換熱效率。
二、單邊流設計
整臺板式換熱器僅用一種板片，更易配管，更易安裝和設備維護，減少板片和膠墊的備品種類和數量。
三、有H和L兩種波紋角度
通過換熱器板片優化組合，最大限度提高傳熱系數，降低設備造價。
四、一次沖壓成型
在同一板片上，板片波紋深度相同，從而保證板間每一接觸點完好銜接，板片上無過度沖壓區.不會產隱性裂紋，板片上金屬紋路高度同一，板片最薄可達0.3mm.這樣使得板片承壓能力增強，避免熱應力疲勞，避免振蕩和高頻顫抖引起的機械疲勞腐蝕，板片機械性能更佳，避免了隱性裂紋造成的泄漏，接觸點分布均勻，介質流過板片時，湍流加強，最大限度提高傳熱效率，減輕設備重量，在保證承壓要求下，獲得更高的傳熱系數。
來源：板式熱交換器密封墊片技術平臺
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展開 板式換熱器板片設計的4大特性
板式換熱器是制冷主機上的重要配件，它是由一組波紋金屬板組合而成，板上有四個角孔，供傳熱的兩種液體通過，引導流體交替地流經各自的通道，進行熱交換，它們排列緊密、精度高，體積小，換熱效率高，節省空間，使用環境要求較高，適合在小型制冷機組上使用，廣泛應用與冶金、石油、化工、食品、制藥、船舶、紡織、造紙等行業，是加熱、冷卻、熱回收、快速滅菌的優良設備。
板式熱交換器板片設計的四大特性
一、分流區設計
即使最寬的板片，也能使流體充分均勻地分布在板片的各個角落，使分流區壓力損失最小.板片所有的換熱面積都參與高效換熱，板片的所有物理面積都轉化為有效的換熱面積，無換熱死區，不存在流動死角，不容易發生積垢，不易出現積垢引起的氯離子腐蝕，可以充分利用允許的壓力降，提高對流換熱部分的流速，提高整體的換熱效率。
二、單邊流設計
整臺板式換熱器僅用一種板片，更易配管，更易安裝和設備維護，減少板片和膠墊的備品種類和數量。
三、有H和L兩種波紋角度
通過換熱器板片優化組合，最大限度提高傳熱系數，降低設備造價。
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SYNOPSYS光學設計軟件--- 設計一個消熱差透鏡
概述
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? 運行DSEARCH
? NTOP刪除厚度求解
? THERM檢查熱特性
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運行DSEARCH
點擊 按鈕，打開C25M1.MAC，點擊 按鈕
運行DSEARCH_OPT.MAC
NTOP刪除厚度求解
在Command Window中輸入WS
在WorkSheet中輸入以下命令更改殼體材料熱特性CHG、ALPHA A6061、END、點擊Update
輸入NTOP，刪除厚度求解，點擊Update
刪除厚度求解，因此隨著溫度的變化鏡頭不會自動重新聚焦。
THERM檢查熱特性
在Command Window中輸入AEE，輸入以下命令THERM ATS 50 2、ATS 100 3、END
點擊 按鈕
程序將鏡頭的副本放在 ACON 2 中，重新設置溫度為 50 度，在 ACON 3中設置 100 度。
點擊ACON2和ACON3按鈕 光線扇形圖看起來幾乎相同，鏡頭是無熱化的。
在Command Window中輸入THERM OFF。
總結
本例介紹了如何設計一個必須在很寬的溫度范圍內保持聚焦的鏡頭，以及NTOP刪除厚度求解，THERM檢查熱特性。
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展開 『分享』熱設計：純鋁及鋁合金特性概述
熱設計：純鋁及鋁合金特性概述
鋁目前是電子散熱器使用最廣泛的材料。鋁的特性非常適合于制造散熱器。導熱性能好，價格便宜。
下面介紹一下散熱行業所使用的純鋁和鋁合金的特性，使大家對鋁及鋁合金有個教深入的認識。
一 純鋁
密度：鋁是一種很輕的金屬，密度為 2.72 克 / 厘米 3 ，約為純銅的 1/3 。
導電導熱性：鋁的導熱及導電性能好，當鋁的截面和長度與銅相同時，鋁的導電能力約為銅的 61 ％，如果鋁與銅的重量相同爾截面不同（長度相等），則鋁的導電能力為銅的 200 ％。
化學特性：抗大氣腐朽性能好，因為其表面易形成致密的氧化鋁膜，能阻止內部金屬的進一步氧化，鋁與濃硝酸、有機酸及食品基本不起反應。
鋁呈面心立方結構，工業用純鋁塑性極高 ( ψ =80%), 很容易承受各種成型工藝，但其強度過低， σ b 約為 69Mpa, 故純鋁只能通過冷變形強化或合金化來提高其強度后，才可以作為結構材料；
鋁是非磁性，無火花材料，且反射性能好，既能反射可見光，也能反射紫外線；
鋁中的雜質為硅和鐵，當雜質含量越高時，其導電性，抗腐蝕性及塑性越低；
二 . 鋁合金
如果在鋁中加入適量的某些合金元素，再經過冷加工或者熱處理，可以大幅度的改善某些特性，鋁中最常用的合金元素為銅、鎂、硅、錳、鋅 , 這些元素有時單獨加入，有時配合加入，除了上述元素外，有時還加入微量的鈦、硼、鉻等。
根據鋁合金的成分及生產工藝特點，可以分為鑄造鋁合金及形變鋁合金兩類。
形變鋁合金：這類鋁合金通常通過熱態或冷態的壓力加工，即經過軋制，擠壓等工序，制成板材、管材、棒材以及各種型材使用，這類合金要求具有相當高的塑性，故合金含量較少。
展開 基于comsol熱黏性聲學模塊仿真聲學超材料的聲學特性
圖1.傳統微穿孔板與聲學超表面的結構示意圖
圖2.論文中阻抗分析和數值模擬的吸聲系數曲線
數值模擬：
在comsol中利用熱黏性聲學接口對聲學超材料的聲學特性進行仿真分析。建立的幾何模型如下所示。
圖3.幾何模型的構建
吸聲系數曲線的數值模擬值如下所示：
圖4.數值模擬中的吸聲系數
理論計算：
通過聲電類比法計算得到聲學超表面的吸聲系數，其理論計算如下：
首先由經典的微穿孔理論得到吸聲結構的聲阻抗和吸聲系數：
yc為環繞型腔體的等效聲阻抗：
在計算軟件中導入吸聲系數理論計算的公式，從而計算出吸聲系數曲線
吸聲系數曲線的理論計算值如下所示
圖5.理論計算得到的吸聲系數
綜上，理論計算和數值分析的吸聲系數曲線具有很好的一致性，同時與論文中的結果完全相同。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”聯系我們
展開 探索熱阻測試儀在半導體器件熱管理中的應用與前景
[3] 張立,汪新剛,崔福利.使用T3Ster對宇航電子元器件內部熱特性的測量[J].空間電子技術,2011,8(02):59-64.
[4] 溫存,林偉瀚,周明,等.模組內部燈條LED真實熱阻模擬測試系統研究與分析[J].電子產品世界,2020,28(12):33-36.
