熱沉的案例
酷暑難當，你的筆記本電腦夠涼快嗎——使用 COMSOL Multiphysics 進行熱沉建模
由于接觸壓力小，熱接觸點的溫度躍變了 0.7 K 左右。產生的接觸熱導率約達 8900 W/(m2·K)。
通過使用傳熱分析軟件，我們可以評估 MMC 熱沉的散熱能力是否足以處理電子元件生成的熱量。仿真結果顯示，這種 MMC熱沉設計十分有效，因為它能從設備中帶走大量的熱量。熱沉可以防止設備出現過熱問題，這不僅對筆記本電腦有用，同樣也能提高其他電子設備的性能。
特斯拉閥協同毛細微柵欄結構熱沉?
在揭示了特斯拉閥和壁面柵欄毛細結構在兩相傳輸中的重要作用之后，研究團隊繼續表征了該型熱沉在正向流動時候的換熱性能。從根本上說，高性能的對流沸騰傳熱需要高效的液體到蒸汽轉化。研究發現，當蒸汽質量干度χ<0.25時，如圖3（a和b）所示，壓降和壁溫都在~15秒的短時間內周期性波動。
圖3 高換熱性能熱沉的啟動條件
在熱沉中，周期性波動還伴隨著入口附近的蒸汽回流，且持續時間很久。此外，持續的蒸汽回流阻止了液體再進入，并導致壓降和壁溫出現放大的振幅。與此形成鮮明對比的是，當χ>0.25時，它們變得非常穩定，顯示出穩定的兩相流的典型特征，這是由于特斯拉閥的啟動而抑制兩相回流的結果，稱為“啟動”狀態。
此外，團隊還研究了該型熱沉在正向流動下的流動沸騰傳熱性能，探明了該型熱沉換熱性能的躍升現象，并發現通道出口蒸汽干度0.25是其沸騰換熱性能躍升的閾值（圖3d所示）。當新型熱沉為“關閉”狀態（χ＜0.25）時，壓降和壁溫在短時間內出現周期性波動，這是由于持續的蒸汽回流阻礙了液體進入，導致壓降和壁面溫度的波動幅值增大。當新型熱沉呈現“打開”狀態（χ>0.25）時，呈現典型的穩定兩相流特征，壁面溫度和壓降的振幅明顯減小。此時壁面過熱度下降，即使在高熱流密度下，壁面的過熱度也能保持相對低值。另外，流動沸騰的整體HTC曲線呈現出獨特的平方根形。
相較于傳統微通道熱沉難以控制壁溫，該新型熱沉首次實現了流動沸騰性能的可切換性，如圖4a所示。
展開 國內芯片熱沉最大工廠于深圳寶安落成，湃泊閉環解決芯片散熱卡脖子難題
來源 | 湃泊科技官方
2024年1月3日，湃泊科技的芯片熱沉工廠在深圳市寶安區松崗江碧環保科技創新產業園落成，全面建成后月產值將達500萬顆，不僅將成為國內最大激光熱沉工廠，或也將成為全球在芯片熱沉細分領域最大的現代化工廠。
湃泊所聚焦的芯片熱沉賽道屬于高功率激光芯片的一個環節，“激光芯片”屬于高端制造，但在近年來已經絕大部分實現了國產替代，除了熱沉陶瓷散熱片環節，一直被日本、美國公司所壟斷。
事實上，中國在高功率激光制造環節下游，比如高鐵、新能源汽車、包括軍工、航天，近幾年到未來增長非常快。也就是說，中國幾乎是芯片熱沉最大的應用市場，但是在激光芯片熱沉環節是缺失的。完全受制于日本企業，甚至現在激光芯片散熱片比芯片本身還要貴。
使命、愿景、價值觀
湃泊創始人安屹向媒體解釋：“芯片散熱卡在三高問題：高熱、高壓、高頻，這是最大的痛點，湃泊下決心要從生產鏈條的根本上，和上下游的國內廠商一塊兒解決這三大問題。”
所以，湃泊從創立初期，就致力于用國內供應鏈閉環，替代原來只能依靠日本、歐洲、美國的這條產業鏈。從熱沉設計，陶瓷預處理，PVD薄膜工藝，精細電鍍，光刻蝕刻，高精密研磨拋光整個鏈路，都將在深圳寶安的熱沉工廠實現閉環。
車間局部
湃泊熱沉新工廠在寶安建成之后，將極大擴充原來工廠的產能，成為國內熱沉最大的生產供應商。新廠開業現場，湃泊科技總經理安屹、副總經理付靜之致辭，大米創投基金董事長艾民、東莞市國資委主任梁燕、深圳寶安區松崗街道辦書記張元星也發表講話，將湃泊科技比喻為中國“未來的京瓷”。
展開 看3D打印如何實現不均勻材料分布的散熱結構？
航空、航天領域的結構熱控設計對熱沉的質量、體積與環境適應性有極高要求，使用相變材料(PCM，Phase Change Materials)作為熱沉相較于傳統的質量熱沉其效率高出一個數量級，隨著大規模集成電路和功率電子器件的日益普遍應用而得到廣泛的應用。當電子設備停止工作(或環境溫度下降、外界熱沖擊消失)后溫度下降(低于相變溫度)，相變材料在溫度恒定的情況下發生物相變化(一般是由液相變為固相)，釋放熱量，熱量經由相變熱沉封裝殼體進入周邊環境或需要吸熱保溫的設備，從而解決熱量生成和排放在時間、強度及地點上不匹配的問題，確保電子設備在可控的溫度環境下可靠工作。
相變熱沉封裝結構及強化傳熱結構材料可以選擇不銹鋼、鋁、銅等；相變材料的種類根據相變熱沉散熱性能指標及要求進行選擇，只要滿足充填灌注工藝要求即可。
根據3D科學谷的市場研究，3D打印在散熱器的制造方面當前主要存在幾種思路：一種是替代釬焊實現一體化散熱器結構制造，一種是實現十分復雜的夾芯結構。實現十分復雜的幾何形狀方面不僅可以實現“外觀層面”例如雙曲線交叉纏繞的應用，還可以實現“微觀層面”例如點陣結構的應用。
3D科學谷在《3D打印產業化機遇與挑戰白皮書》中提到熱交換器將是下一個產業化領域。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。
根據3D科學谷的市場觀察，不少的公司在3D打印熱交換器和散熱器方面獲得了進展。
展開 
Discovery Live 熱分析操作過程培訓
視頻簡介
本視頻中，首先介紹了Discovery Live如何進行熱沉散熱分析，最后通過改變熱沉散熱片的高度來觀察對散熱效果的影響。完整的介紹了Discovery Live在熱分析上的特點與應用。
來源于：Ansys
功率器件封裝結構熱設計綜述
微通道散熱器采用低溫共燒陶瓷(LTCC)制成，由于 press-pack 封裝沒有內部絕緣，熱沉的引入增大了回路的寄生電感，上下兩側的微通道散熱器設計可提供足夠的散熱能力，同時外形上厚度較薄可降低功率回路的電感。微通道散熱器的電氣回路和冷卻回路分離，可以使用非介電流體進行冷卻。
雖然 LTCC 的導熱性不如金屬和 AlN 陶瓷好，但仿真結果表明，在總熱耗散為 60 W，采用 LTCC 微通道熱沉水冷散熱時，SiC 芯片最大結溫僅為 85℃，并聯芯片間的最大結溫差小于 0.9℃，并聯芯片的結溫分布比較均勻。結到熱沉熱阻為 0.2℃/W，熱沉最高溫度為 73℃，熱沉到冷卻劑的熱阻為 0.8℃/W。
（2）下 DBC芯片嵌入雙面散熱
為追求更加優異的散熱性能，研究人員提出了嵌入式功率芯片封裝的雙面液體冷卻方案。該嵌入式封裝由扁平陶瓷框架、嵌入式芯片、介電夾層和沉積金屬化層互連組成。將芯片嵌入到具有開槽的陶瓷框架中，并在固化爐中用粘性聚合物將芯片四周進行粘接并固化，形成的平坦表面為平面加工提供了平臺。使用聚合物絲網印刷方法在其上涂上介電夾層。
展開 電子陶瓷外殼生產工藝流程
1、通信器件用電子陶瓷外殼
通信器件用電子陶瓷外殼產品主要包括光通信器件外殼、無線功率器件外殼、紅外探測器外殼， 各產品的特點及應用領域如下：
通信器件用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、支架、焊料（部分）、光纖管、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料，光窗、焊料（部分）在鍍金后焊光窗環節投料。
2、工業激光器用電子陶瓷外殼
該產品主要是大功率激光器外殼，其產品的特點及應用領域如下：
工業激光器用電子陶瓷外殼生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，墻體、墻體組件、底盤、焊料、熱沉、引線、封口環等管殼零件在組裝釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
3、消費電子陶瓷外殼及基板
該系列產品主要包括聲表晶振類外殼、3D 光傳感器模塊外殼、5G 通信終端模塊外殼、氮化鋁陶瓷基板，各產品的特點及應用領域如下：
消費電子陶瓷外殼及基板生產工藝流程
上圖每步工序中的投料情況基本如下：
氧化鋁、氮化鋁等陶瓷粉料在流延環節投料，封口環、引線、焊料等管殼零件在釬焊環節投料，氰化亞金鉀電鍍液在鍍金環節投料。
展開 ABAQUS培訓案例之熱分析-熱輻射
圖1模型示意圖
今天給大家分享的是熱輻射分析。如圖1所示，模型由2個part組成，一個是fin，其周期對稱性在設置輻射換熱時可以設置，另一個代表周邊環境的ambient。模型先進行了穩態分析，然后建立2個瞬態分析步，實現環境溫度為800時對fin加熱的過程，和環境溫度38時fin部件的冷卻過程。當然除了ambient和fin的輻射換熱，ambient和fin也分別建立了Surface film condition換熱。下面詳解每個步驟的設置。
目標：輻射換熱與對流換熱設置，cavity radiation應用。
材料：材料參數定義了Density為7800，Conductivity和SpecificHeat分別為50和500（SI單位制）。
分析步設置：本案例設置了三個分析步，step-1為熱穩態分析步，step-2和step-3為瞬態分析步，如下圖所示。歷史輸出設置output三個節點的溫度輸出。
圖2 分析步設置
相互作用設置：定義了三個換熱條件，設置bot面換熱系數Surfacefilm condition為2500，熱沉溫度100，srfs面換熱系數Surface film condition為10，step-1熱沉溫度38，step-2時為800，step-3時改為38。設置srfs和samb之間的輻射換熱Cavity radiation，發射系數為0.8和1，并設置Symmetry對稱，如下圖所示。
圖3 換熱設置
邊界條件：設置所有區域初始溫度為77，ambient的溫度step-1時38，step-2時為800（加熱過程），step-3時改為38（冷卻過程）。
展開 運用ANSYS工具進行高速熱仿真
電動或混合動力傳動系統逆變器的額定功率介于50KW到100KW之間，交流壓縮機的功率在6KW的范圍之內，因此這些設備消耗的功率很大，熱管理對它們的設計十分重要。傳統的方法是仿真電路，判斷特定工作條件下的功耗。然后將這些功率損耗作為3D熱仿真的輸入，用于預測IGBT和二極管的結溫。這種方法一般需要大約8小時才能仿真數十毫秒的工作時間，以便在一系列給定工作條件下對一次設計迭代的熱特征進行描述。此外，單獨運行電氣仿真和熱仿真以及手動傳遞數據就占用了大量的工程時間。仙童工程師通過ANSYSIcepak研發出一種能在ANSYSSimplorer系統仿真環境中運行的系統級線性時不變（LTI）降階模型（ROM），將熱性能預測時間從數天、數小時壓縮到數分鐘，從而改進逆變器的設計流。
1驗證ROM方法
仙童工程師為包括封裝和外殼在內的三相逆變器創建了一個Icepak模型。他們運行了幾次簡單的仿真以驗證模型的精度，然后開展了穩態仿真。隨后他們在Icepak中針對一組輸入和輸出量開展了一系列階躍響應分析，構建出一個緊湊的模型。對于逆變器，六個IGBT和六個二極管的功耗以及熱沉溫度通常可用作輸入，而結溫可用于提供一系列輸出量。以完整描述的熱系統為基礎，該團隊隨后使用Icepak生成線性時不變降階模型（LTIROM），能夠在Simplorer中用于仿真指定的電氣和熱條件，所需時間只是完整3D熱仿真用時的一小部分。
3D熱分析以高計算成本準確判斷熱狀態
仙童工程師根據完整的3D熱分析來評估自己的初始ROM，以測試其精度。使用ROM在階躍載荷測試中預測的所有組件的溫度與完整3D熱分析得到的預測值完美吻合（誤差小于1%）。完整3D仿真的求解器用時大約為兩個小時，而ROM只用一分鐘左右即可完成運行。
展開 Abaqus前處理插件-自定義比例分層 ￥50
Multi-Layer Spliter插件可以讓非等比例的層合結構的建模更高效，如層合板、電子封裝多層熱沉等。
插件通用性強，適用于大多復雜模型；
只需選取參考面，輸入正確的比例即可獲得所需模型，根據Sort number直接建立Set集；
在同一個part中第二次使用插件將會刪除之前的特征，重新進行分層。
插件功能函數包含74行開源程序代碼，可作為前處理二次開發入門案例供大家學習。
調試不易，收取小額辛苦費。
第四屆熱管理材料與技術大會第一輪會議通知來了！請收好！
全面了解熱管理行業政策市場、科學基礎、前沿材料、新興技術的發展，未來盡在掌握。
A. 熱學科學前沿論壇
合抱之木，生于毫末。熱科學領域前沿研究和新興技術的小樹苗，終有一天將長成一棵參天大樹。論壇將關注聚焦熱超構材料、熱智能器件、高熱導率半導體材料、傳熱傳質、機器學習、太陽能光伏光熱綜合利用、熱致變色等方向。
B. 功能材料
不積跬步，無至千里。闡明和探索熱管理材料的機理與特性，將為材料與技術的研究開發提供理論指導，夯實產品應用基礎。
材料產業是戰略性、基礎性產業，大會將設置熱界面材料、導熱高分子材料、碳基熱管理材料、熱沉材料、陶瓷基板、隔熱保溫材料等關鍵領域方向，特別呈現固態相變制冷、輻射制冷、熱電制冷等新型固態制冷材料和技術，以適應和儲備熱管理新技術的競爭發展。
B1 熱界面材料技術與應用論壇
B2 導熱高分子材料技術論壇
B3 碳基熱管理材料技術論壇
B4 熱沉材料與技術論壇
B5 陶瓷基板材料與技術論壇
B6 隔熱保溫材料技術與應用論壇
B7 第二屆固態制冷材料與技術應用論壇
C. 技術應用
九層之臺，起于累土。新需求、新技術、新方案的全方位呈現，將為熱管理材料與技術的積累升級和創新發展，提供強有力的支撐和新動力。
C1 熱物性分析與測試論壇
C2 熱設計與仿真應用論壇
C3 封裝熱管理與可靠性技術論壇
C4 熱管技術與應用論壇
C5 功率器件熱管理技術論壇
C6 液冷技術應用論壇
D. 工程方案
匠心獨運，精益求精。優秀的熱管理解決方案，必定是想用戶之所想、解用戶之所難，精心打造產品體系基石，滿足用戶需求和賦予產品價值。
展開 
一文了解金剛石半導體
--市場規模--
金剛石在熱沉、大功率、高頻器件、光學窗口、量子信息等領域具有極大應用潛力。但半導體金剛石的市場還很小，相關企業均在國外，國內還沒有半導體金剛石有關的企業和產品。
據有關機構預測2020年全球半導體金剛石市場總量為4千萬美元，主要產品包括金剛石襯底、深紫外探測器等光電子器件等（可能包括把作為熱沉的散熱用金剛石）。有機構預測，2025年金剛石襯底的市場總量為2.5千萬美元。金剛石市場的年增長率為10%左右。
不過，由于高質量半導體金剛石制備、摻雜、材料加工、器件工藝等相關的科學和技術問題還沒有解決，金剛石半導體材料的市場還遠遠沒有打開。
文章來源：材料深一度
展開 車燈CFD分析技術的發展趨勢是怎樣？
相比于傳統的鹵素燈，LED可以讓設計師實現很多原先根本不可能的設計，因此，更受用戶的歡迎；但是，它的一個巨大缺點是，通過配光鏡它僅僅向前輻射出去一小部分熱，多數的熱是通過熱沉傳導到燈體后部釋放出去的，因此，透鏡處的結霧狀況反而更加糟糕了。公開數據顯示，在LED車燈中，35%的用戶投訴集中在結霧問題上。
而仿真很早就被車燈、OEM廠商認為是極具價值的車燈設計方法。一個顯而易見的好處是，仿真相對于試驗可以更快地幫助設計迭代，因此，在設計階段可以大幅節約設計的時間和成本。仿真的另一個好處是，它可以向用戶揭示為什么會這樣？例如，它可以告訴工程師為什么燈具內的溫度偏高，為什么某種設計會導致車燈更易結霧。由此帶來仿真的另外一個好處就是工程師可以基于充分的依據修改并驗證自己的設計。
盡管CFD仿真在車燈設計領域中起著非常重要的作用，但由于模型復雜，計算量大，仿真在實際應用中還是受到了一定限制。Ansys結合具體的應用場景，優化了從模型處理到求解的一系列仿真過程和方法，可以使用戶在更快的仿真速度下獲得更高的仿真精度。
一、車燈熱仿真
車燈熱仿真
LED車燈熱仿真
熱點/聚焦分析
PCB熱分析
二、結霧/除霧仿真
車燈結霧/除霧過程仿真
快速評估車燈結霧/除霧的方法
三、仿真中特殊問題
使用Fluent Meshing壓縮網格數量
Wrapper快速網格方法
快速、準確的車燈CFD方案：
由于高分子材料的耐熱性能較差，所以，工程師總是希望仿真可以獲得更加準確的結果。傳統上，DO模型可以提供一種較快的解決方法。對于一些對結果準確度要求很高的場景，例如熱點的預測/聚焦分析，Fluent還提供了更為準確的蒙特卡洛模型。針對LED光源，用戶還可以定義輻射的極坐標分布，進一步提高仿真與現實的吻合程度。
展開 干貨 | 這些電子封裝材料，你了解么？
一般需要具備高導電、導熱性，良好的熱匹配，良好的耐蝕性和抗氧化性。引線框架采用的材料一般為銅合金或鐵鎳合金。對于小尺寸芯片，引線框架一般采用綜合性能較好的銅合金（包括銅-鐵系，銅-鎳-硅系，銅-鉻系，銅-鎳-錫系），而一般的芯片則采用鐵鎳合金作為引線框架，其表面鍍銅。
4.鍵合線
鍵合線常用來連接芯片焊點和引線框架或基板，以實現芯片和外電路的電氣連接。鍵合線一般應具備良好的導電、導熱性，且與芯片之間焊接性良好。常用的鍵合線為金線、銅線或鋁線。
5.粘結材料
粘結材料是將芯片與承載體連接的材料，以起到固定芯片的作用（因為處于芯片和基板之間，未在圖1中顯示出來）。一般應具有物理、化學性能穩定，導電導熱性強，低固化溫度等要求。根據貼裝方式的不同，常用的粘結材料有銀漿、低熔點玻璃、導電膠、環氧樹脂、金屬-硅共晶體（此時是由于采用共晶焊接的方式，金屬與Si芯片之間發生原子擴散形成金屬-硅共晶體）。
6.散熱片
散熱片，又稱熱沉板，其主要作用是將封裝體內部產生的熱量散發至環境中的作用。當芯片采用倒扣焊的鍵合方式時，散熱片通常位于芯片的背面，常用的散熱片材料為鋁或銅。
圖2 芯片倒扣焊示意圖
7.焊點
這兒的焊點指的是封裝體底部與電路板連接時的焊球以及焊球與封裝體連接使用的低溫共晶焊料。
展開 【新聞】智能熱流體仿真軟件 - AICFD 2022R1版本發布
AICFD是由天洑軟件自主研發的一款通用的智能熱流體仿真軟件，可針對復雜流動和傳熱現象進行快速智能仿真，在航空航天、車輛交通、能源動力、電子電器、生物工程、船舶水利、環境工程和體育工程等領域有廣泛應用。軟件現推出新版本2022 R1，此版本豐富了電子散熱仿真模型，增加了全新的燃燒模型和熱輻射模型，更新和豐富了軟件后處理及監控功能，并優化了智能加速、智能預測功能。
豐富電子散熱子模型
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。隨著電子設備的小型化趨勢的持續增加，設備內流動空間被大幅壓縮，從而限制了對流散熱的范圍。傳統的CFD散熱分析已無法滿足電子產品設計行業需求，為了滿足各類工程散熱仿真需求，AICFD 2022R1在1.1版本基礎上豐富了電子散熱模型，增加子模型如下:
（1）域內風扇：用于模擬計算域內風扇模型，可選擇某計算域作為整個風扇模型，用戶也可以自定義風扇模型及其位置。
（2）PCB模型：PCB專用模型，可以設置PCB相關的多種參數：導電層覆蓋率、絕緣層穿孔大小、各層厚度等，通過計算PCB各層導熱率的方式簡化工業領域真實的印制電路板，達到近似模擬電路板傳熱的效果。
（3）
熱管：
作為電子散熱領域重要的散熱元件，具有高效的傳熱屬性，利用相變傳熱原理，達到快速傳熱的目的，此版本提供了雙熱阻模型。
（4）熱阻、熱沉：通過指定對應計算域的熱物理屬性來定義不同熱導率（包含各向異性）、比熱容的導熱介質。
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