微电子系统热管理

第1章 绪论 1 1.1 热管理概述 1 1.2 传热学概述 4 1.3 传热学在微电子系统中的应用 8 第2章 导热微分方程 12 2.1 傅里叶导热定律 12 2.2 导热微分方程的建立 15 2.3 单值性条件和热云图 17 第3章 稳态导热 23 3.1 一维单层平壁稳态导热 23 3.1.1 无内热源、一类边界条件 23 3.1.2 有内热源、一类边界条件 24 3.1.3 无内热源、三类边界条件 25 3.1.4 有内热源、三类边界条件 26 3.2 一维多层平壁稳态导热 28 3.2.1 无内热源、一类边界条件 28 3.2.2 有内热源、一类边界条件 29 3.2.3 无内热源、三类边界条件 29 3.2.4 有内热源、三类边界条件 30 3.2.5 封装体的一维稳态导热 30 3.3 二维稳态导热 31 第4章 定性热分析 35 4.1 封装的散热常识 35 4.2 电子材料的热性能 37 4.3 封装结构的热性能 39 第5章 热阻网络分析 42 5.1 热阻网络 42 5.2 界面热阻 48 5.3 扩散热阻 51 5.4 PCB热阻 54 5.5 翅片与散热器 57 5.5.1 翅片方程 57 5.5.2 翅片热阻、功效和效率 61 5.5.3 散热器的热阻、功效和效率 64 5.6 系统冷却技术 71 5.6.1 封装体的冷却 71 5.6.2 PCB的冷却 72 5.6.3 集成式冷却 73 第6章 数值热分析 76 6.1 有限元方法简介 76 6.2 力场计算流程 80 6.2.1 力场单元构造 80 6.2.2 ANSYS力场分析过程 83 6.3 热场计算流程 89 6.3.1 热单元构造 89 6.3.2 ANSYS热场分析过程 90 6.4 微系统热分析 97 6.4.1 单位统一 97 6.4.2 建模技巧 98 6.4.3 数值结果的正确性 102 6.4.4 封装案例分析 105 6.5 微系统热机分析 115 第7章 热实验 120 7.1 材料热参数的测量方法 120 7.1.1 导热率(导热系数)的测量 120 7.1.2 比热容的测量 122 7.1.3 热膨胀系数的测量 124 7.2 温度的测量方法 126 7.2.1 热电偶的单点温度测量 126 7.2.2 红外测温仪的表面温度测量 127 7.3 热阻的测量方法 129 第8章 非稳态导热 132 8.1 非稳态导热概述 132 8.2 非稳态导热的集总参数法 134 8.2.1 集总参数法温度场的分析解 134 8.2.2 集总参数法的适用范围 137 8.3 一维非稳态导热的分析解 138 8.3.1 平板导热 138 8.3.2 非稳态导热的正规状况阶段 140 8.4 非稳态导热仿真 142 8.4.1 非稳态热分析的控制方程 142 8.4.2 时间积分与时间步长 142 8.4.3 数值求解的过程 143 8.4.4 非稳态传热分析实例 144 附录 例题的有限元程序 160