散熱性能仿真的案例
應用石墨烯材料的大功率LED散熱仿真
由于這些封裝材料的導熱系數低，熱阻大，導致散熱成為一大瓶頸。優異的高導熱材料是解決電子器件和設備散熱的關鍵。自從 2004 年英國曼切斯特大學采用剝離法制得石墨烯材料后，石墨烯材料的強大散熱性能得到廣泛重視，石墨烯開始應用于電子器件的散熱。當石墨膜嵌入石墨烯時可使石墨散熱膜材料具有高達近 2 200 W/(m·K)[2]以上的導熱系數。目前的很多手機的散熱片都是用石墨材料制成[3]，像華為石墨烯基鋰離子電池里面的“石墨烯”用于提升鋰離子電池散熱效果。石墨烯改善散熱的主要是因為它在平面內極高的導熱率從而將熱源處的溫度能快速導出和石墨表面增強紅外線輻射散熱效果。研究石墨烯優良的導熱性能，將石墨烯與鋁散熱器基底進行結合進行熱仿真分析，研究了石墨烯對于降低LED結溫的效果。
1 改進的LED散熱器結構
常見的散熱器有擠壓的型材散熱器、焊接散熱器、叉翅散熱器、針狀散熱器四類。其中擠壓的型材散熱器在LED 散熱占據很大的市場。燈芯產生的熱量借助于散熱器以及空氣自然對流擴散到空氣中，具有結構簡單、輸入功率低、成本低以及壽命長等優點。不足點是鋁散熱器的導熱率比較低，只有270 W/(m·K)。
展開 基于正交試驗的液冷板散熱性能的研究
利用ICEPAK仿真軟件，分別對小通道冷板和普通S型流道冷板進行散熱性能研究，研究發現小通道冷板的散熱效果明顯優于普通S型流道冷板。對小通道結構參數（肋片間距、厚度）及進口處流量進行單因素分析，研究其對冷板散熱性能的影響。通過正交試驗的極差分析，各因素的影響順序為：進口流量>肋片厚度>肋片間距。該分析結果為高功耗電子設備的散熱設計提供理論參考。
關鍵詞：ICEPAK;肋片;散熱性能;正交試驗;高功耗;
0 引言
現階段，隨著電子技術的迅猛發展，電子設備廣泛應用在軍工、航空及船舶等眾多領域。新一代軍用設備的設計更趨于大功耗、小型化、輕量化。由于軍用設備復雜的工作環境，要求這些電子產品具備大容量的數據處理功能及較高的數據處理效率[1]。相應地，電子產品單位面積上產生的熱量會急劇增大，導致其長期處于一種惡劣的高溫環境中。因此，散熱結構的設計是確保設備持續可靠工作的必要環節。液冷板因其良好的換熱能力成為軍工生產領域較常用的散熱方法。
近年來，提升液冷板散熱性能的研究方案受到了眾多學者的關注。文獻[2]通過數值模擬，探究3種并串聯結構的流道布局對冷板冷卻性能和壓降損失的影響；文獻[3]對比常規蛇形流道與微流道冷板結構的換熱能力，發現微流道冷板的流阻相對較大，但其散熱效果優于常規蛇形流道幾倍；文獻[4]通過對設計的液冷板流道進行理論校核和仿真模擬，從而驗證流道設計的合理性；文獻[5]控制流道截面積不變，提出了矩形、圓形及雙層流道這3種冷板結構，并對其進行仿真計算和試驗分析。本文根據電子元器件的排布及功率大小，設計出一種帶肋片小通道的冷板流道形狀。利用仿真軟件分析小通道肋片尺寸參數對冷板散熱性能的影響，并通過正交試驗求解出最優肋片尺寸。
展開 SiC 雙面散熱封裝結構傳熱性能分析
當網格數量達到 30 萬時，有限元仿真得到的模塊結溫已經趨近于收斂。因此有限元仿真計算中模型的網格數量盡量保持在 30 萬以上。
圖2 網格劃分收斂性分析
2.3 雙面散熱功率模塊的熱分析載荷及邊界條件
仿真中 SiC 芯片發熱功率為 100W，使用體熱生成載荷施加在 SiC 芯片上，體熱 流密度為 21367mW/mm3。SiC 模塊上下兩底部與水冷之間進行強制換熱，其環境溫度 為 45℃，對流換熱系數設置為 3mW/(mm2 ?K)，對稱面采取相對絕熱狀態，不設置對流 換熱，其余裸露在空氣中的模塊表面與空氣進行對流換熱，環境溫度設置為 25℃，其對 流換熱系數設置為 0.01mW/(mm2 ?K)。添加載荷及邊界條件的有限元模型如圖 3 所示。
圖 3 功率模塊載荷及邊界條件
三、 仿真結果與分析
通過對 SiC 雙面散熱功率模塊有限元仿真的穩態結果進行分析，得出穩態溫度為 155.933℃，仿真穩態結果如圖 4 所示。由圖中溫度分布可知，SiC 芯片一側的溫度大于 二極管一側的溫度，且呈軸對稱分布，這是由于模型載荷作用于 SiC 芯片上，且模型構 建時只建立了整體模型的一半。距離芯片越遠處，溫度越低。
展開 風冷散熱器性能計算工具
這是一款快速評估風冷翅片散熱器性能的工具，能夠快速給出流量、風速、溫度的解，幫助大家更好的設計散熱器。
納米銀膏增強大功率LED器件散熱性能研究
結果表明：納米銀膏可以改善大功率發光二極管的散熱效果，提高光學性能及器件可靠性．
注：
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PCB設計對電子器件散熱性能之影響
一般對發熱量高的器件而言，PCB上有較大的空間以利熱傳，因此置于中間位置的IC 器件散熱效果較好。
2. 在PCB上配置發熱特性不同的器件
當PCB上安裝耐熱性不同的器件時散熱方面應考慮于下風側裝置怕熱的器件（IC、晶體管、電容器等），而于上風處裝置耐熱及發熱的器件（如電阻、變壓器），這是因為若將怕熱器件安裝于發熱器件的發熱路徑之上，會使得溫度變得更高。在實際情況不允許的時候，可考慮在器件之間加裝檔熱板。
3. 在PCB上配置發熱特性不同的IC 時需注意事項
在這種狀況之下，要求的重點是考慮如何將其配置為均勻溫度分布，基本上式發熱量大的器件安裝于上風側，而將發熱量低的器件裝于下風側，如此發熱量大的IC，其溫度可以不會上升得太高。實際上的IC 溫度可由數值仿真軟件來做預測及仿真。
4. 器件配置需配合散熱方式
在自然對流時，由于通風來自溫差引起的浮力，因此要注意避免妨礙通風的凸起物，因此圖十b 的溫度較低。在強制對流時，由于可以得到強大的通風力，因此設計重點則是提高零件到表面的熱傳系數，加速空氣的混合，圖十a 的擺設方式雖然造成阻礙，但是如果風量足夠，擾流所引起的熱傳系數增加所造成的冷卻效果較大。
5. 器件配置配合系統設計
應將發熱量高的原件安裝于系統中方便通風的地方，例如通風口旁或接近風扇的地方，尤其是空間小的電子裝置如筆記本電腦等。如此可縮短散熱路徑，也不會加熱到其它的裝置或器件。
結論
隨著電子產品發熱密度的不斷提升，PCB的散熱需求也越來越受到重視，良好的器件散熱設計將可使器件的熱有效散去而使過熱問題的發生機會降低【8】。當器件散熱無法滿足需求時，PCB的散熱就成為很重要的設計方向。有了良好的PCB散熱考慮，就可避免因額外于系統中加裝散熱裝置所產生空間、成本及噪音等問題。
展開 FCBGA封裝的 CPU 芯片散熱性能影響因素研究
圖7 CPU結溫、殼溫與晶圓厚度的關系曲線
從圖7可以看出：
(1)Die的厚度增加；CPU 結溫隨之升高；
(2)Die的厚度從0.5mm 增加至1mm；CPU溫度升高約3.5℃；
(3)由于散熱器性能不變，因此 CPU 殼溫基本不受Die厚度的影響；
(4)總體來看，Die厚度小范圍的變化對 CPU散熱影響較小。
5.4 晶圓功率密度對 CPU 散熱的影響
功率密度是指單位面積的功率大小，單位為 W/cm2。本節通過控制 CPU 總功率不變，改變晶圓的尺寸(面積)，以此改變功率密度，再分別計算不同功率密度下CPU的散熱情況。表5為仿真條件。表6 為不同功率密度/晶圓面積下，CPU 結溫、CPU 殼溫、散熱器溫度、結殼溫差和 TIM1接觸溫差的計算結果。
表5 晶圓功率密度仿真條件
表6 不同晶圓面積/功率密度下仿真計算結果
圖8為晶圓功率密度和溫度之間的關系曲線。
展開 范立云等：二次流蛇形通道鋰離子電池散熱性能
溫度的持續升高會影響電池的充放電循環壽命、安全和整體性能。研究表明，鋰電池的最佳溫度在20～40 ℃，溫差應該控制5 ℃以內。為了保證電池的工作性能，采取有效的熱管理措施尤為重要。其中液冷具有對流換熱系數大、冷卻效率高、穩定等優勢，在眾多熱管理技術中脫穎而出。
目前，液冷系統的研究主要集中在通道幾何參數、冷卻板結構和流體流動分布的優化方法。許多新結構被提出，例如仿生葉脈通道、帶斜翅片的發散通道、特斯拉閥通道等，但結構的復雜化也帶來了制造加工的困難。這些年來，蛇形流道作為一種基礎流型，結構相對簡單，被廣泛研究與應用。然而傳統蛇形流道因其多次彎曲的流道走向，通常面臨著壓降大、均溫性差等缺點。大部分研究者針對蛇形流道進行改進研究。Osman等研究了平行直通道、波浪形通道、蛇形通道的冷卻性能，結果表明在同一工況下，雖然蛇形流道的散熱能力最好，但是會產生更高的壓降，從綜合評價系數來看，波浪形通道性能更加優異。Imran等設計了一種迷宮蛇形微通道，在不同質量流量下與直通道進行了對比，研究發現在所有質量流量下，迷宮蛇形微通道的底板溫度均小于直通道，壓降均大于直通道。Deng等通過數值仿真研究了傳統蛇形通道冷板的通道數量、布局和冷卻液入口溫度對冷卻板熱性能的影響，研究表明沿著液冷板長度方向布置的5通道蛇形液冷板具有最佳的冷卻性能，但是需要消耗更多的泵功來實現。元佳宇等設計了具有單向流通結構和雙向對流結構的蛇形管路電池組熱管理系統，比較了不同質量流量下兩種結構的熱力性能，結果表明雙向流結構有效提高了電池模塊的均溫性。Sheng等設計了一種具有雙入口和出口的新型蛇形通道液體冷卻板，研究表明入口和出口布置在另一側比在同一側的熱管理能力強，大大提高了溫度均勻性。
展開 Airjet：電腦散熱技術大革命，輕薄本高性能不再是夢
來源 | 風逐年Mark 相信各位使用電腦的小伙伴，不管是風冷散熱還是水冷散熱，電腦都離不開我們熟知的風扇。至今為止，散熱技術已經停滯了幾十年，如今很有可能要發生改變了。 就是這個小薄片，來自于Frore Ststems的Airjet。根據官方資料展示，產品僅有2.8毫米厚，尺寸為27.5*41.5*2.8mm，比半個手掌還要小，相比風扇散熱體積要小得多。其通過薄膜震動產生氣流進行散熱，內部微小的薄膜產生氣流通過頂部通風口進入芯片，然后從一個單獨的通風口帶走熱量。重點來了，其噪音只有21dBA，相比于目前筆記本常見的散熱風扇噪音要小得多。 目前已經得到了intel、gis、qualcomm的合作，在官方的計劃書中已經看到了13寸和15寸筆記本方案和部分實驗數據。 大家也可以看到，搭載airjet的15寸筆記本在29分貝的噪音下散熱效果反而比使用風扇的筆記本在42分貝下的發揮更好。相信在未來一年之內，各大廠商的筆記本將會迎來一次全新的革命，輕薄本可以更薄、游戲本可以有更強的性能發揮。 ★ 平臺聲明 部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！
展開 通過3D打印開發的散熱器有哪些性能提升？
這是一種形狀十分復雜的散熱器，其設計的核心理念是通過復雜的幾何形狀提供了多達50％或更多的散熱效率。此外，雙曲線，分叉和相互纏繞的幾何形狀提供更大的傳熱系數，不僅改善了熱交換器的效率，同時使壓力損失最小化并改善了傳熱系數。
不少公司進行了通過點陣結構進行散熱的商業化努力，其中包括HiETATechnologies與DeltaMotorsport合作設計和制造的用于微型燃氣渦輪系統的并流換熱器。另外一家典型的公司是Conflux，這家公司正在使用粉末床熔融金屬3D打印技術制造創新型汽車熱交換器。他們開發了一種新型高效熱交換器ConfluxCore。其中一個典型的設計在不增加體積的情況下，增加了表面積，與此同時，3D打印部件的壓降減少了三分之二，交換器的尺寸減小了55毫米，重量減輕了22％。這種功能集成化的設計，還減少了熱交換器所需的部件和對焊接的需求。
此前，菲亞特克萊斯勒(FCA汽車集團）還與McMaster大學建立了一項合作，目標是設計一種新的鋁制汽車散熱器，這個項目的重點就在于應用點陣結構的組合，這些結構帶來良好的對流熱交換性能，并且可以實現可觀的減重結果。這個項目開發的帶有點陣結構的3D打印散熱器，比FCA集團生產的汽車中使用的汽車散熱器更輕，并且還可以保證其性能。
而究竟3D打印將在熱交換器的產業化方面達到怎樣的影響力和覆蓋面，這不僅僅取決于3D打印設備，材料的價格，還取決于工藝質量是否能夠達到一致可控，以及標準與認證的完善，而最重要的是如何從設計端獲得以產品功能實現為導向的正向設計突破。
來源：中國3D打印網
展開 伏圖-電子散熱模塊介紹和路由器自然散熱仿真應用
<p><strong>一、背景介紹</strong></p><p><br></p><p>隨著電子行業的迅猛發展，電子設備的功能日趨復雜且集成度顯著提升，散熱問題作為制約設備性能、可靠性及使用壽命的關鍵因素日益凸顯。為此，業界對更精確、高效的散熱分析工具的需求愈發迫切，以期滿足不斷升級的電子設計挑戰。</p><p>計算能力的飛躍、數值算法的持續優化以及多物理場耦合技術的突破性進展，共同為新一代電子散熱軟件的開發鋪設了堅實的技術基石。這些技術支持使得軟件能夠深入模擬并準確預測復雜的電子散熱場景，為電子產品的優化設計提供了強有力的保障。</p><p><strong>二、伏圖-電子散熱模塊介紹</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify">伏圖-電子散熱模塊（Simdroid-EC）是基于伏圖平臺開發的針對電子器件、設備等散熱的專用熱仿真模塊。它內置電子產品專用零部件模型庫，支持用戶通過“搭積木”的方式快速建立電子產品的熱分析模型，并利用成熟穩定的算法計算流動與傳熱問題，實現對電子產品的熱可靠性分析，可廣泛應用于通信設備、電子產品、半導體產品與設備、汽車、航空航天、數據中心等工業領域。伏圖-電子散熱模塊試用鏈接：<a href="https://www.simapps.com/v2/tool/electronic-cooling？
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盒式自然散熱產品散熱設計和熱仿真方法 ￥29.9
對于室內封閉的盒式自然散熱產品，熱量終歸要全部通過外殼散失到空氣中去。目前絕大多數電子產品，仍然采用自然散熱設計。本文檔以一個盒式設備為例，從需求分析，到中間各環節的散熱方案改進做了詳細闡述，并列示了這類產品熱仿真設置關鍵注意事項。
文檔還論述了一種新型散熱方案的巨大優勢。
不同濃度乙二醇冷卻液對散熱性能影響的研究 附乙二醇水溶液物性下載
引言
隨著電力電子技術的迅速發展，電力半導體器件的高密度、高集成、大功率和小型化的發展已是不可逆轉的趨勢，這些都使芯片的熱流密度迅速上升，傳統的風冷散熱難以滿足要求。液冷散熱采用高比熱容的冷卻液，具有散熱功率大、均勻性好、結構緊湊等優勢，在大功率電力半導體器件散熱中被廣泛采用。冷卻液主要采用乙二醇-水溶液，本文將主要介紹不同濃度的乙二醇水溶液的散熱性能。
乙二醇水溶液簡介
水作為一種常見而優秀的載冷液，因其低廉的成本和出色的換熱性能，在液冷散熱中得到了廣泛應用。雖然水的物理特性都很優秀，但其冰點為0℃使得其不具備在低溫環境下工作。為解決這一問題，在水溶液中添加乙二醇可以降低溶液的冰點。乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1,2-亞乙基二醇”，簡稱EG。化學式為(CH2OH)2，是最簡單的二元醇。隨著乙二醇濃度增加，水溶液冰點不斷降低，最低可達零下48℃，使得液冷散熱器內的冷卻液不易結冰。
展開 讓電子散熱仿真更高效，更簡單：幾分鐘完成機箱散熱前處理
隨著集成技術和微電子封裝技術的發展，電子元器件的總功率密度不斷增長，而電子元器件和電子設備的物理尺寸卻逐漸趨向于小型、微型化，所產生的熱量迅速積累，導致集成器件周圍的熱流密度也在增加，所以，高溫環境必將會影響到電子元器件和設備的性能，這就需要更加高效的熱控制方案。
因此，電子元器件的散熱問題已演變成為當前電子元器件和電子設備制造的一大焦點。
Cradle scSTREAM熱流分析軟件已經為電子行業服務了三十多年。該軟件不斷推陳出新，強大的前處理，高效的求解能力，無以倫比的超強后處理是該軟件的三大特色。針對電子散熱從板級，系統級，環境級，具有完整的解決方案。
展開 《從零開始學散熱2》討論題：溫度對元器件性能和壽命的影響有哪些？ ￥1.99
討論題：溫度對元器件性能和壽命的影響有哪些？（ ）
A、材料熱膨脹系數不匹配導致的熱應力
B、材料被腐蝕速率隨溫度升高而升高
C、溫度變化后，材料電氣性能會發生變化
D、溫度變化后，芯片封裝氣密性會發生變化
E、溫度變化后，一些材料的硬度、機械粘接力、彈性模量等會發生變化
坦白講，這是我成為熱設計工程師之初一直在思考的問題，原因是擔心熱設計行業會不會很快成為夕陽行業。雖然我前面通過熱的無序性和信息以及能源的有序性矛盾粗略解釋了熱管理問題會越來越嚴重，但那個畢竟抽象得多。這里我嘗試從更具體的角度來解釋熱對元器件性能和壽命的影響。
A選項所說的不同材料的熱膨脹系數不匹配導致的熱應力，是溫度升高導致元器件壽命下降的最重要的因素之一。
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