熱設(shè)計的實例教程
隨著電子、電氣產(chǎn)品的小型化、智能化、多樣化發(fā)展,產(chǎn)品的功率密度越來越高,產(chǎn)品的設(shè)計周期越來越短,給產(chǎn)品的散熱設(shè)計帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。當(dāng)前,越來越多的企業(yè)選擇借助仿真和試驗相結(jié)合的手段來加快產(chǎn)品的開發(fā),旨在于減少試驗驗證次數(shù),縮短開發(fā)周期,降低產(chǎn)品設(shè)計風(fēng)險。另外由于半導(dǎo)體設(shè)備的功耗、散熱參數(shù)與材料成分、制造工藝相關(guān),且與環(huán)境溫度及溫升相關(guān),需要借助熱測試設(shè)備重新標(biāo)定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業(yè)的熱設(shè)計工作大都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在兼顧,相對缺乏熱設(shè)計理論、專業(yè)CFD散熱分析技術(shù)和熱測試經(jīng)驗。安世亞太多年從事熱設(shè)計工程咨詢服務(wù),積累了豐富的實踐經(jīng)驗,時至今日已具備熱設(shè)計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中,梳理出相對清晰的理論體系,在這里與感興趣的業(yè)內(nèi)伙伴分享。
熱設(shè)計技術(shù)
電子設(shè)備的熱設(shè)計是根據(jù)電子元器件的功耗、溫度特性和應(yīng)用場景,利用熱傳遞技術(shù)和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)備,使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍,同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設(shè)計需要借助熱測試技術(shù)獲得關(guān)鍵傳熱性能參數(shù),仿真技術(shù)能夠?qū)?em>熱設(shè)計進(jìn)行評估與優(yōu)化。
熱測試技術(shù)
熱測試是一門測試技術(shù),借助專業(yè)測試設(shè)備與測試方法獲得產(chǎn)品一維散熱路徑上各處的熱阻特性,為散熱設(shè)計評估、仿真分析提供可靠的數(shù)據(jù)。
在電子產(chǎn)品散熱設(shè)計中,熱測試的目的主要是為測試產(chǎn)品實際散熱表現(xiàn)是否能達(dá)到預(yù)期要求,檢驗產(chǎn)品散熱方案的合理性、評估產(chǎn)品工藝的可靠性。另外熱測試技術(shù)還可進(jìn)行優(yōu)化潛力與降成本方面的評估,測試產(chǎn)品在不同方案以及在不同環(huán)境下的實際表現(xiàn), 結(jié)合其理論設(shè)計、仿真分析進(jìn)行回歸,指導(dǎo)后續(xù)的散熱設(shè)計。
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隨著電子、電氣產(chǎn)品的小型化、智能化、多樣化發(fā)展,產(chǎn)品的功率密度越來越高,產(chǎn)品的設(shè)計周期越來越短,給產(chǎn)品的散熱設(shè)計帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。當(dāng)前,越來越多的企業(yè)選擇借助仿真和試驗相結(jié)合的手段來加快產(chǎn)品的開發(fā),旨在于減少試驗驗證次數(shù),縮短開發(fā)周期,降低產(chǎn)品設(shè)計風(fēng)險。另外由于半導(dǎo)體設(shè)備的功耗、散熱參數(shù)與材料成分、制造工藝相關(guān),且與環(huán)境溫度及溫升相關(guān),需要借助熱測試設(shè)備重新標(biāo)定元件的散熱特性。
目前電子、電氣行業(yè)的熱設(shè)計工作大都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在兼顧,相對缺乏熱設(shè)計理論、專業(yè)CFD散熱分析技術(shù)和熱測試經(jīng)驗。安世亞太多年從事熱設(shè)計工程咨詢服務(wù),積累了豐富的實踐經(jīng)驗,時至今日已具備熱設(shè)計完整解決方案及落地能力。在逐步積淀的過程中,安世亞太也梳理出相對清晰的理論體系,在這里與感興趣的業(yè)內(nèi)伙伴分享。
熱設(shè)計技術(shù)
電子設(shè)備的熱設(shè)計是根據(jù)電子元器件的功耗、溫度特性和應(yīng)用場景,利用熱傳遞技術(shù)和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)備,使元器件的工作溫度不超過其正常工作溫度的要求范圍,同時滿足散熱路徑上部件的可靠性要求。通常熱設(shè)計需要借助熱測試技術(shù)獲得關(guān)鍵傳熱性能參數(shù),仿真技術(shù)能夠?qū)?em>熱設(shè)計進(jìn)行評估與優(yōu)化。
熱測試技術(shù)
熱測試是一門測試技術(shù),借助專業(yè)測試設(shè)備與測試方法獲得產(chǎn)品一維散熱路徑上各處的熱阻特性,為散熱設(shè)計評估、仿真分析提供可靠的數(shù)據(jù)。
在電子產(chǎn)品散熱設(shè)計中,熱測試的目的主要是為測試產(chǎn)品實際散熱表現(xiàn)是否能達(dá)到預(yù)期要求,檢驗產(chǎn)品散熱方案的合理性、評估產(chǎn)品工藝的可靠性。
展開 熱流道進(jìn)膠的模具相信大家都不陌生,特別是一些汽車模具非常常見,有一些用到熱流道進(jìn)膠的模具要求熱嘴必須設(shè)計熱嘴套,且熱嘴套必須設(shè)計運水便于冷卻、恒溫,那么熱嘴套該怎么設(shè)計,需要注意什么事項呢?下面我來給大家分享如何設(shè)計熱嘴套,希望對大家有用。
1.熱嘴套通常都是做圓的,能加工到位的地方用車床加工,與模仁的配合公差為H7/m6,壁厚要做到7-10mm,掛臺深度可以做到5-8mm,如下圖所示:
2.熱嘴套必須設(shè)計運水,保持恒溫,下圖為幾種熱嘴套運水的設(shè)計方案。
3.由于熱嘴套設(shè)計了運水,所以熱嘴套必須做定位防止轉(zhuǎn)動,將掛臺出切一個平位做管位,如圖所示:
4.由于熱嘴套設(shè)計了運水,所以熱嘴套必須設(shè)計密封圈,防止漏水,密封圈可以設(shè)計在熱嘴套上,也可以設(shè)計在前模仁上,如圖所示:
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現(xiàn)在很多學(xué)習(xí)UG編程 UG模具設(shè)計的小伙伴越來越多,很多人問我有沒有資料
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展開 但塑造這兩個前提,超出了熱設(shè)計工程師的能力和權(quán)力范圍。因此,當(dāng)你決定在某家公司長期工作并計劃埋頭苦干前,先看看這兩個條件是否存在,或者是否正在朝這個方向發(fā)展。
2.3艱苦實踐,努力積累,是具備設(shè)計好方案能力的必經(jīng)之路
熱設(shè)計工程師的工作重點在于系統(tǒng)而非個人。讓我們回到熱設(shè)計工程師本身。雖然熱設(shè)計不是一個難度很深的學(xué)科,但它仍需要廣泛的知識才能在遇到問題時想到合理的解決方案。熱設(shè)計工程師應(yīng)盡可能多地了解目前市面上最先進(jìn)、最常用、最便宜的散熱物料都有哪些,并通過自己專業(yè)的判斷,淘汰掉那些靠虛標(biāo)參數(shù)、夸大其詞的供應(yīng)商。許多時候,專業(yè)的熱設(shè)計團(tuán)隊,甚至能威懾那些試圖用假冒偽劣產(chǎn)品獲取訂單的供應(yīng)商。這也體現(xiàn)了研發(fā)的價值。
熱設(shè)計工程師除了不斷學(xué)習(xí)了解熱管理行業(yè)知識,擴(kuò)充自己的知識庫之外,還需通過實踐來優(yōu)化方案。電子產(chǎn)品千變?nèi)f化,沒有通用方案。一種方案要想達(dá)到最優(yōu),都必然涉及到許多效果很接近的方案的細(xì)節(jié)對比。思考盡可能多的方案,并通過測試或仿真設(shè)計,對方案進(jìn)行排序和篩選。這項工作枯燥且耗時,但這也正是熱設(shè)計工程師工作量的體現(xiàn),也是收集數(shù)據(jù)、強(qiáng)化底層認(rèn)知的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
3、 AI時代的特別能力:設(shè)計工具的使用
3.1熱仿真工具的強(qiáng)大能力
這里有一個熱設(shè)計工程師獨具的關(guān)鍵能力,就是熱仿真工具的應(yīng)用。熱仿真的本質(zhì)是數(shù)值實驗,其可以在不真實制造有形的產(chǎn)品基礎(chǔ)上,僅通過輸入一些數(shù)據(jù)參數(shù),就能計算散熱效果。靈活使用熱仿真軟件進(jìn)行一些方案變動的計算非常方便,能夠快速積累工作經(jīng)驗。
展開 所謂熱設(shè)計,就是通過熱傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)的充分設(shè)計,使得熱量能夠充分被帶走或者被控制住,將終端設(shè)備的溫度始終控制在一定要求范圍內(nèi)。
熱設(shè)計的基本要求就是要滿足設(shè)備預(yù)期的工作熱環(huán)境要求,滿足對冷卻系統(tǒng)的限制要求,熱設(shè)計與電氣設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、可靠性設(shè)計同時進(jìn)行,互相協(xié)調(diào),力求提高產(chǎn)品各方面的性能并降低成本。
熱設(shè)計現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計,過熱是電子產(chǎn)品失效的首要原因。隨著電子產(chǎn)品熱耗上升化、設(shè)備小巧化、環(huán)境多樣化,熱設(shè)計的要求愈發(fā)嚴(yán)格,產(chǎn)品熱設(shè)計在整機(jī)中所占據(jù)的成本比重迅速增加,熱設(shè)計逐漸成長為產(chǎn)品核心競爭力因素之一。
而很大一部分企業(yè)其實沒有專業(yè)專職的熱設(shè)計人員,而是由結(jié)構(gòu)工程師或電氣工程師憑經(jīng)驗代勞,單一產(chǎn)品傳統(tǒng)簡單的散熱場景尚可應(yīng)付,但是否存在過度設(shè)計,是否還有優(yōu)化空間、非專業(yè)人員很難把控。
同時,電子產(chǎn)品迭代升級加快,性能、成本競爭加劇,產(chǎn)品的設(shè)計周期也被大大壓縮,傳統(tǒng)的經(jīng)驗設(shè)計加樣機(jī)熱測試的方法已無法滿足市場需求。
熱設(shè)計發(fā)展前景
一、熱設(shè)計人才缺口大
熱設(shè)計是隨著通訊和信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一個較新的行業(yè),也是一個相當(dāng)專業(yè)的細(xì)分領(lǐng)域。但其在PCB板、通訊、消費電子、車載電子、新能源電池、人工智能、電源等行業(yè)又至關(guān)重要。人才缺口大,發(fā)展前景一片光明。
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