使用Flotherm進(jìn)行電子散熱仿真過(guò)程中涉及的物理學(xué)原理 高級(jí)培訓(xùn)教程 

目錄
1 導(dǎo)熱 7   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理1_導(dǎo)熱
1.1 傅里葉定律 7
1.2 材料的熱導(dǎo)率、比熱和密度 7
1.2.1 Flomerics 標(biāo)準(zhǔn)材料庫(kù) 8
1.2.2 鋁合金 8
1.2.3 不銹鋼 10
1.2.4 硅（Si） 11
1.2.5 熱導(dǎo)率隨溫度變化的純金屬 11
1.2.6 氧化鋁 14
1.2.7 III-V半導(dǎo)體材料的熱導(dǎo)率 16
1.2.8 電子封裝行業(yè)常用合金熱導(dǎo)率 16
1.2.9 電子封裝材料 17
1.2.10 復(fù)合材料 18
1.2.11 焊料 18
1.2.12 引線框架材料（Lead Frame Material） 18
1.2.13 Al2O3 和 LTCC材料 19
1.2.14 陶瓷基底 19
1.2.15 聚硅氧烷（Silicone）和橡膠 19
1.2.16 導(dǎo)熱電絕緣體 20
1.2.17 導(dǎo)熱襯墊（Thermal Pad） 20
1.2.18 非晶聚合物（Amorphous polymeres） 21
1.2.19 純晶體聚合物（Non-amorphous polymers without inclusions） 21
1.2.20 強(qiáng)化熱導(dǎo)率的塑料（Plastics with enhanced conductivity） 21
1.2.21 10000 W/m K 22
1.2.22 其它材料數(shù)據(jù)來(lái)源 22
1.3 熱阻 22
1.3.1 理想接觸 25
1.3.2 接觸熱阻和相應(yīng)數(shù)據(jù) 25
1.3.3 導(dǎo)熱界面材料 27
1.3.4 使用Flotherm中的Cuboid模擬接觸熱阻 29
1.3.5 Flotherm中模擬接觸熱阻的另一類方法：通過(guò)表面特性 30
1.3.6 Rsurf-solid的重疊 31
1.3.7 Solid-Fluid 熱阻 31
2 對(duì)流熱交換 33   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理2_對(duì)流熱交換
2.1 牛頓冷卻定律和對(duì)流熱阻33
2.2 Nusselt數(shù)和平板對(duì)流 34
2.2.1 強(qiáng)迫對(duì)流 34
2.2.2 平板層流換熱 34
2.2.3 平板湍流換熱 34
2.2.4 自然對(duì)流層流狀態(tài)下的平板換熱 35
2.2.5 自然對(duì)流湍流狀態(tài)下的平板換熱 36
2.2.6 自然對(duì)流情況下的流動(dòng)狀態(tài) 36
2.3 管內(nèi)流動(dòng)36
2.3.1 管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流 37
2.3.2 管內(nèi)自然對(duì)流 38
2.4 納維－斯托克斯、伯努力、連續(xù)性方程 38
2.4.1 納維－斯托克斯方程 38
2.4.2 伯努力方程 39
2.4.3 連續(xù)方程 39
2.5 流體數(shù)據(jù)40
2.5.1 Flotherm 中空氣數(shù)據(jù) 40
2.5.2 濕空氣 40
2.5.3 干空氣 41
2.5.4 狀態(tài)方程 43
2.5.5 水 43
2.6 用戶自定義熱交換系數(shù) 44
2.7 湍流 44
2.7.1 層流 44
2.7.2 標(biāo)準(zhǔn)湍流模型 44
2.7.3 模型 44
3 輻射 45   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理3_輻射
3.1 斯蒂芬－玻爾茲曼定律 45
3.2 輻射率數(shù)據(jù) 46
3.3 物體輻射49
3.3.1 物體和遮擋物體 49
3.3.2 打孔板和阻尼輻射 50
3.3.3 輻射和對(duì)稱面 51
3.4 耦合熱交換 51
4 環(huán)境條件 53  使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理4_環(huán)境條件
4.1 標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)環(huán)境 53
4.1.1 [Model/Global] 53
4.1.2 System->Ambients 53
4.1.3 對(duì)稱面和輻射 53
4.2 戶外條件54
4.2.1 太陽(yáng)輻射 54
4.2.2 對(duì)于太陽(yáng)輻射的材料數(shù)據(jù) 55
4.2.3 天空溫度 55
4.2.4 寒風(fēng) 56
4.3 高海拔設(shè)置：室內(nèi)和室外57
4.4 真空狀態(tài)下的電子設(shè)備 57
5 其它物理學(xué)方面 58 使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理5_其它物理學(xué)方面
5.1 瞬態(tài)時(shí)間常數(shù) 58
5.2 水和空氣兩股流體 59
5.2.1 求解設(shè)置 59
5.2.2 管子的模擬 59
5.2.3 Cutous的模擬 59
5.3 粗糙度和壁面摩擦 61
5.3.1 層流（關(guān)于自然對(duì)流） 61
5.3.2 湍流流動(dòng) 61
6 PCB板仿真 63  使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理6_PCB熱仿真
6.1 非導(dǎo)熱板63
6.2 導(dǎo)熱PCB板 63
6.2.1 初級(jí)精度仿真 63
6.2.2 中級(jí)精度仿真:一個(gè)非等向熱導(dǎo)率塊 63
6.2.3 高精度仿真：三層板建模 64
6.2.4 中級(jí)精度和高級(jí)精度相結(jié)合 65
6.2.5 詳細(xì)仿真N層板 66
6.2.6 含銅量對(duì)熱導(dǎo)率的影響 66
6.2.7 ＥCAD-Board精度模型 67
6.3 輻射 68
6.4 熱過(guò)孔 68
6.5 Traces的載流量（焦耳加熱） 69
6.5.1 IPC-2221 69
6.5.2 IPC-2221中的錯(cuò)誤 72
7 元件和元件仿真 74  使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理7_元件和元件仿真
7.1 散熱方式和熱阻 74
7.2 封裝熱阻75
7.2.1 LSI 75
7.2.2 Infineon 76
7.3 分立封裝77
7.3.1 晶體管 77
7.4 封裝仿真FLOPACK 79
7.4.1 初級(jí)精度：塊（Lumped）元件 79
7.4.2 中級(jí)仿真：雙熱阻模型 81
7.4.3 高級(jí)精度：DELPHI模型 81
7.4.4 General networks熱阻模型 83
7.4.5 詳細(xì)模型 85
7.5 LED仿真86
7.5.1 Osram 86
7.5.2 Avago 89
8 打孔板處壓降 90  使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理8_打孔板處壓降
8.1 自動(dòng)設(shè)置90
8.1.1 Idelchik’s 數(shù)據(jù) 90
8.1.2 Straighten 流動(dòng)選項(xiàng) 93
8.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試94
8.3 數(shù)值測(cè)試96
8.4 阻尼元件生成 99
8.5 固定壓降99
8.6 閥門(mén)系數(shù) 和 之間的關(guān)系 99
8.7 使用固定流和風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試 100
8.7.1 重疊阻力 100
8.7.2 使用固定流測(cè)量孔的阻力損失 101
8.7.3 使用固定流測(cè)量2D阻尼的壓降 101
8.7.4 使用一個(gè)有Hub和Swirl氣流風(fēng)扇測(cè)量阻尼的壓力損失 101
8.7.5 沒(méi)有Hub的2D風(fēng)扇 102
9 風(fēng)扇 103  使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理9_風(fēng)扇
9.1 風(fēng)扇類型介紹 103
9.1.1 軸流風(fēng)扇 103
9.1.2 離心風(fēng)扇 103
9.1.3 混流式風(fēng)扇 103
9.2 風(fēng)機(jī)特性曲線和工作點(diǎn) 103
9.2.1 無(wú)遮擋風(fēng)扇 103
9.2.2 受遮擋風(fēng)扇 104
9.3 噪音特性104
9.4 風(fēng)扇熱功耗的估計(jì) 105
9.4.1 簡(jiǎn)單的熱平衡 105
9.4.2 效率曲線 106
9.5 Swirl 106
9.6 風(fēng)扇氣流短路 106
9.7 旁通 107
9.8 死區(qū) 107
9.9 離心風(fēng)扇107
9.9.1 RL90-18/24 108
9.9.2 RLF100-11/2 108
9.9.3 RG125 – 19/12 N 109
9.9.4 通過(guò)Flotherm網(wǎng)頁(yè)建立離心風(fēng)機(jī) 109
10 散熱器 111   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理10_散熱器
10.1 散熱器各個(gè)方面 111
10.1.1 翅片高度 111
10.1.2 自然對(duì)流情況下翅片優(yōu)化 112
10.1.3 強(qiáng)迫對(duì)流情況下散熱器 112
10.2 Flotherm中散熱器建模 113
10.2.1 詳細(xì)散熱器模型 113
10.2.2 簡(jiǎn)化散熱器模型 113
10.2.3 風(fēng)扇＋散熱器 113
10.3 小型散熱器實(shí)驗(yàn)研究 114
11 機(jī)箱 115   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理11_14
11.1 開(kāi)放式機(jī)箱 115
11.1.1 能量平衡 115
11.1.2 入口阻尼 116
11.2 封閉機(jī)箱118
11.3 機(jī)箱材料和顏色 118
11.4 模型實(shí)驗(yàn)測(cè)量 119
12 芯片熱功耗趨勢(shì) 122
13 附錄 123
13.1 Electronics Cooling Magazine Technical Data123
13.2 螺釘應(yīng)力和扭矩 124
14 封裝術(shù)語(yǔ) 125
15 風(fēng)扇 130   使用Flotherm仿真中物理學(xué)原理9_風(fēng)扇

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