加强电子产品热设计、热分析能力建设

2001年10月电子产最可靠性与环境试验0ct.200I第5期ELECTRONIC PRODUCT RELIABIUTY AND ENIRONMENTAL TESTINGNo 5加强电子产品热设计、热分析能力建设廖(信息产业部电子第五研究所,广东广州510610)摘要:论述了加强电子产品热设计的意义,介绍了国内热设计水平现状和信息产业部电子第五研究所目前所进行的前导性工作,提出了热分析能力建设的工程实施途径。关键词:产品温升;热设计;热分析中图分类号:TNa3文献标识码:AThermal Design and Analysis of Electronics ProductsLIAO Xiao-xiong(GEPREI, Guangzhou 510610, China)Abstract: The importance of thermal design of electronic productswas discussed, the situation oftechnique and achievements CEPREI had was introduced, andengineerngtechuique of thermal analysis design and assessment was presentedKeywords: temperature increasing: - thenmal design; thermal analysis1概述大降低。近年来,随着大规模集成电路的使用,使电子设备的结构设计朝着超小型热环境应力是舰载、机载、舱内、户组装方向发展,对电子系统热设计的要求外等大型电子系统的一种重要工作应力也越来越高,特别是用在特殊工作环境条统计数据表明,70%的电子设备失效与过件下的电子产品,结构上的热环境防护设高的热环境应力有关。较严酷的热环境应计显得特别重要。如相控阵技术是现代雷力对大多数电子设备的正常工作产生严重达中的新型技术,随着相控阵技术的成熟的影响,导致电子元器件加速失效,从而和深入发展,越来越多的雷达都在采用相引起整个设备的失效。由高温诱发的电应控阵天线,这势必造成雷达天线阵内电子力失效、腐蚀失效也会大大减少电子元器设备量的密集化程度不断提高,热压力严件的工作寿命。温度太低也会引起电子元酷。户外工作时强烈的太阳辐射造成的附器件的机械失效,同时导致元器件内部的加温升使热应力加剧,天线阵内电子设备微量水汽凝露,使电子设备工作可靠性大的可靠性和天线使用寿命会受影响。因收稿日期:2001-07-08作者简介:廖小雄(1963-),男,江西石城人,硕士,信息产业部电子第五研究所高级工程师,从事微机应用环境试验技术、热设计、应用统计数学的研究工作。中国煤化工CNMHG第5期小雄:加强电子产品热设计、热分析能力建设在相控阵雷达方案论证时对天线阵进定,从而把以往热设计和热评定的独立的行较为细致的散热设计显得尤为重要。在工程实施步骤归结为有效迅速的计算机热某新型远程导弹的平台设计中,电子箱采设计评定。这不仅为以后的产品热评定工用了大量的新型集成电路,虽然当初电子作提出了快捷有效的实施办法,使非热测箱设计时考虑到了可靠性指标,但由于经试评定工程师也能在产品设计阶段清楚地验不足,忽略了热设计,首轮设计时,热了解产品的热性能,另一方面也完全顺应设计处理得不好,使电子箱中半导体器件了评定工作与设计测试相结合、可靠性工温度过高,此时不得不要求配套单位提高作融会于产品设计阶段的发展趋势。半导体器件规格水平,重新设计电子箱该中心的科研人员还提出了军用电子信息处理箱是舰船电子设备中的重要部设备热评价应包括热设计—一热评定分,工作在环境恶劣的舰舱内。例如,南热测试一一热试验的循环式评价阶段程序海上的大气温度可超过40℃,舱内与外界而这种循环模式应以计算机热测试热评定的温差为5℃-8℃,舰舱内的温度有时技术为核心技术手段在每一评价阶段都依大于50℃,对这种工作环境下的系统进行据设备类型使用环境的可靠性或环境试验热设计,选择应用合理有效的散热措施,标准进行评价的观点。这是对常规标准中热使设备工作在规定的温度范围内,将大大设计、热分析热评价单程模式的突破。提高设备的环境适应性。高原环境下作战在几年的科研实践中,该中心科研人员使用的电子类装备,这些产品在运行时消建立了适用各种电子设备类型、各种应用环耗的一部份电能变为热能,尤其是近年电塘研究的计算机热评定一体化模型和设计子装备体积趋于小型化,电路密集度增方法,运用这种棋型方法,进行了X型号加,内部热环境恶化,温升严重。高原地的DC-DC变换器XX型号的H13条宽区气压远低于平原地区,大气压的降低会功率放大器、军用加固计算机、“XXX”工程导致空气导热系数降低,而内部温升降随低温试验箱、封装芯片计算机热分析等重点大气压的降低而增加。据统计,设备温升工程型号的热评定工程实例研究探讨了不递增率约0.4℃/100m(高温热元件除同海拔髙度对串子設备的热影晌,取得了良外)。即随海拔高度增加装备电性能下好的社会效益。结果证明,这种模型方法适降,且表现为运行不稳。在更高的轨道高用于从芯片级、电路板缓、机箱级到系统级度,如近视空间环境,空间环塘为高真电子设备,从室内室鳙太阳辐射、水下浸空,航天器在轨道航行时,电子设备将处泡、高海拔地区到各种航空飞行高度的工作于零重力环境,对流换热将不存在,热传环境,从电子材料、电子设备、计算机类、雷导和热辐射起主要影响。近年来不同高度达天线到环境试验设备的各种产品和设备环境下电子设备的热设计和分析技术与计(见图1~4)。算机热分析技术相互结合,已成为新的研究热点。2热设计技术发展和技术成果信息产业部电子第五研究所环境中心在应用计算机数值传热分析技术于热设计评定技术方面取得重大技术突破。利用计算机数值传热分析技术(CFD),结合精密热测试技术和热设计评价的规范和准则,成功地对工作在不同环境下的电子备和产品作了快速方便的热性能状态评图1芯片热分析结果中国煤化工CNMHG电子产品可靠性与环境试验2001年了90年代先进水平的I-Deas7.0、Flotherm2.5、P/E2000、 Solid Works4.0等大型结构CAD、热分析热设计软件,完成了一个电子行业热分析、热评定和热测试基地所需的技术条件。该中心还将与军品厂所开展合作,进一步探讨电子设备计算机热评定技术在整机、户外雷达天线、舰载天线、功率电路板设计方面的应用前图2计算机热分析结果在民用领域,该中心的技术成果也完全适用。由于采用集总参数模型的手动计算方法,需要更丰富的热力学知识,计算繁琐,远不如用计算流体力学数值热设计评定方法而具有的工程价值。研究成果也证明,计算机一体化热评定模型和设计方法完全可用于计算各种绝热层厚度、绝热层材料、冷热通风管道、高低温试验箱冷热试验室、空调房间、冷库等的热设计评定,从而具有重大的民用工程应用前图3PCB板热分析结果途。中心也诚恳希望与民品和环境工程院所开展合作。结束语本文对电子产品热设计分析的意义需求和工程技术发展现状进行了说明,着重对信息产业部电子第五研究所的近期科研成果和应用情况进行了论述介绍,不足之处请专家指正。兄弟单位有新的技术发展,还望交流。图4低温试验箱热设计参考文獻:[]龚光彩CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调,19,29(6):5-103热设计工程能力建设2]辛梱东.机载电子设备通风冷却系统及其目前,信息产业部电子第五研究所环设计标准化[航空标准化与质量,199,境中心在反复研究论证的基础上,已引进(5):11-15中国煤化工CNMHG