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适读人群 ：热设计工程师
给出了热设计工程师思维方式养成过程，以实际产品设计实例进行解释说明，帮助你形成自己的设计思维，应对电子产品的各种热问题。
内容简介
《从零开始学散热》从一名热设计工程师具体技术工作层面出发，提出了一系列如何保证热设计方案合理性的问题，并以一些实际的产品为例，进行了解释说明。《从零开始学散热》内容涉及电子产品热设计的意义，热设计理论基础，热设计研发流程，散热方式的选择，芯片封装和电路板的热特性，散热器的设计，导热界面材料的选型设计，风扇的选型设计，热管和均温板，热设计中的噪声，风扇调速策略的制定和验证，热电冷却器、换热器和机柜空调，液冷设计，热测试，热仿真软件的功能、原理和使用方法，常见电子产品热设计实例，热、电、磁的结合等。《从零开始学散热》详细地记录了一名热设计工程师热设计思维形成过程，希望能帮助读者形成自己的设计思维，从而能够应对任何从未遇到过的热问题。
作者简介
陈继良（Leon Chen），中国科学院工程热物理学硕士，中国热设计网联合创始人。曾致力于多孔介质内流体传热传质研究，后长期从事电子产品热设计技术工作，主导多款智能穿戴、人工智能硬件、智能家居、汽车电子、服务器、通讯设备等热和噪声控制设计方案。
章节目录
目录
前言
致谢
第1章 电子产品热设计的意义1
1.1 温度对电子产品的影响1
1.2 温度对芯片的影响机理2
1.2.1 热应力和热应变2
1.2.2 器件炸裂4
1.2.3 腐蚀4
1.2.4 氧化物分解5
1.2.5 芯片功耗5
1.2.6 电气性能变化6
1.3 解决芯片热可靠性的两个维度6
1.4 热设计方案的评估标准7
1.5 本章小结7
参考文献8
第2章 热设计理论基础9
2.1 热和温度9
2.1.1 热动说和热质说9
2.1.2 温度的物理意义11
2.2 传热学12
2.2.1 热传导12
2.2.2 热对流15
2.2.3 热辐射16
2.3 热力学19
2.3.1 热力学第一定律19
2.3.2 热力学第二定律19
2.3.3 热力学第三定律20
2.3.4 热力学第零定律20
2.3.5 理想气体定律21
2.4 流体力学22
2.4.1 流体的重要性质———黏性22
2.4.2 流体压强———静压、动压和总压
2.4.3 表压、真空度和绝对压强25
2.4.4 流体流动状态———层流和湍流
2.5 扩展阅读:导热系数的本质27
2.6 本章小结28
参考文献28
第3章 热设计研发流程30
3.1 需求分析31
3.2 概念设计33
3.3 详细设计34
3.4 测试验证34
3.5 回归分析34
3.6 发布与维护35
3.7 本章小结35
参考文献35
第4章 散热方式的选择36
4.1 散热方式选择的困难性36
4.2 自然散热39
4.3 强迫风冷39
4.4 间接液冷40
4.5 直接液冷41
4.6 本章小结42
参考文献42
第5章 芯片封装和电路板的热特性43
5.1 IC芯片封装概述43
5.2 芯片封装热特性44
5.2.1 芯片热特性基础44
5.2.2 热阻的概念45
5.2.3 芯片热特性的热阻描述46
5.3 芯片封装热阻的影响因素49
5.3.1 封装尺寸49
5.3.2 封装材料50
5.3.3 热源尺寸50
5.3.4 单板尺寸和导热系数51
5.3.5 芯片发热量以及外围气流速度
5.4 实验测量时结温的反推计算公式52
5.5 常见的芯片封装及其热特性52
5.5.1 球栅阵列式封装54
5.5.2 晶体管外形封装55
5.5.3 四边扁平封装55
5.5.4 四边/双边无引脚扁平封装56
5.5.5 封装演变趋势和热设计面临的机遇与挑战
5.6 印制电路板热特性及其在热设计中的关键作用
5.6.1 PCB热传导特点58
5.6.2 PCB铜层敷设准则———热设计角度
5.6.3 热过孔及其设计注意点60
5.7 本章小结62
参考文献63
第6章 散热器的设计64
6.1 散热器设计需考虑的方面64
6.1.1 发热源热流密度64
6.1.2 元器件温度要求和工作环境66
6.1.3 产品内部空间尺寸67
6.1.4 散热器安装紧固力67
6.1.5 成本考量68
6.1.6 外观设计68
6.2 几种常见的散热器优化设计思路68
6.2.1 热传导———优化散热器扩散热阻
6.2.2 对流换热———强化对流换热效率
6.2.3 辐射换热———选择合适的表面处理方式
6.2.4 总结72
6.3 散热器设计注意点汇总72
6.4 本章小结73
参考文献73
第7章 导热界面材料的选型设计74
7.1 为什么需要导热界面材料74
7.2 导热界面材料的定义及种类75
7.2.1 导热界面材料定义75
7.2.2 导热界面材料的种类75
7.3 导热界面材料的选用关注点80
7.3.1 材料自身属性80
7.3.2 应用场景因素82
7.4 导热界面材料的实际运用83
7.4.1 导热硅脂的实际运用83
7.4.2 导热衬垫的实际运用83
7.4.3 导热填缝剂的实际运用85
7.4.4 石墨片的实际运用85
7.5 导热界面材料选用的复杂性86
7.6 本章小结87
参考文献87
第8章 风扇的选型设计88
8.1 几何尺寸89
8.2 确定风量89
8.3 确定风扇风压91
8.4 平行翅片散热器流阻计算92
8.5 风扇的抽风和吹风设计96
8.5.1 抽风设计96
8.5.2 吹风设计96
8.6 风扇转速控制方式97
8.7 风扇噪声考量97
8.8 风扇相似定理98
8.9 风扇寿命可靠性99
8.10 风扇失速区100
8.11 风扇选型方法汇总101
8.12 散热器和风扇的综合设计102
8.13 本章小结103
参考文献104
第9章 热管和均温板105
9.1 热管和均温板的特点和典型应用105
9.2 热管和VC的基本工作原理106
9.3 热管和VC的性能指标108
9.4 超薄热管和超薄VC109
9.5 热管和VC产品要考虑的细观因素111
9.6 本章小结111
参考文献112
第10章 热电冷却器、换热器和机柜空调113
10.1 热电冷却原理113
10.2 热电冷却器在电子散热中的优缺点114
10.3 热电冷却器的选型步骤115
10.3.1 确定工作电流116
10.3.2 确定工作电压117
10.3.3 确定COP值和选择高效TEC的迭代方式117
10.3.4 TEC与系统的匹配118
10.4 换热器工作原理118
10.5 换热器的选型119
10.5.1 确定需求120
10.5.2 计算换热效率120
10.6 机柜空调 122
10.7 本章小结124
参考文献125
第11章 液冷设计126
11.1 液冷设计概述126
11.1.1 直接液冷126
11.1.2 间接液冷127
11.2 液冷散热的特点128
11.3 液冷系统的分类与组成128
11.3.1 封闭式单循环系统128
11.3.2 封闭式双循环系统129
11.3.3 开放式系统129
11.3.4 半开放式系统130
11.4 液冷设计各部分注意点130
11.4.1 液体工质选择130
11.4.2 冷板的设计132
11.4.3 冷管和接头133
11.4.4 泵的选择134
11.4.5 冷排/换热器的选型设计137
11.4.6 其他附件138
11.5 冷板散热器的设计步骤和常见加工工艺139
11.5.1 计算流量140
11.5.2 确定冷板材质140
11.5.3 流道设计141
11.5.4 冷板类型及其优缺点142
11.6 本章小结143
参考文献143
第12章 热设计中的噪声145
12.1 热设计与噪声的关系145
12.2 声音基础知识概述145
12.2.1 声音的本质145
12.2.2 噪声产生的原因145
12.2.3 声音的几个关键参数146
12.3 声音的分析149
12.3.1 频程与频谱149
12.3.2 响度与响度级150
12.3.3 计权声级152
12.4 声音的传播153
12.5 电子产品热设计中的噪声153
12.5.1 气动噪声154
12.5.2 机械噪声155
12.5.3 电磁噪声155
12.6 噪声测量155
12.7 噪声控制设计156
12.7.1 控制声源156
12.7.2 控制传声路径156
12.7.3 控制声音接收者158
12.8 噪声仿真158
12.9 本章小结158
参考文献158
第13章 风扇调速策略的制定和验证160
13.1 为什么要对风扇进行调速160
13.2 风扇智能调速的条件161
13.2.1 风扇转速必须可控161
13.2.2 必须有可实时反馈产品散热风险的温度传感器162
13.2.3 系统中必须内置有效的风扇调速程序163
13.3 风扇调速策略的设计164
13.3.1 温度传感器的布置164
13.3.2 风扇调速策略整定步骤165
13.4 异常情况的风扇转速应对169
13.5 本章小结169
第14章 热测试171
14.1 热测试的目的和内容171
14.2 热测试注意事项171
14.2.1 确保设备的配置和负载与测试工况对应
14.2.2 确保设备使用的散热物料与设计方案一致
14.2.3 根据散热方式选择合适的测试环境
14.2.4 关注测试读取结果数据的稳定性
14.3 温度测试173
14.3.1 热测试设备173
14.3.2 接触式测温174
14.3.3 非接触式测温175
14.4 热测试常用的设备仪器179
14.5 撰写热测试报告181
14.6 本章小结182
参考文献182
第15章 热仿真软件的功能、原理和使用方法183
15.1 热仿真的作用183
15.2 热仿真的基本原理183
15.3 热仿真软件的选择186
15.4 热仿真软件的合理使用188
15.4.1 信息收集189
15.4.2 几何建模和属性赋值189
15.4.3 网格划分190
15.4.4 模型设置192
15.4.5 求解计算和后处理193
15.5 本章小结194
第16章 常见电子产品热设计实例195
16.1 自然散热产品195
16.2 强迫风冷设计212
16.3 液冷和风冷的混合冷却221
16.4 动力电池热管理223
16.5 本章小结232
参考文献233
第17章 热、电、磁的结合234
17.1 一些电磁学概念235
17.2 信号传输245
17.3 电磁兼容、电磁屏蔽以及对热设计的影响
17.4 本章小结253
参考文献254
后记256
从零开始学散热是2020年由机械工业出版社出版,作者陈继良。
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