热设计，热测试，热仿真听说读写

随着电子、电气产品的小型化、智能化、多样化发展，产品的功率密度越来越高，产品的设计周期越来越短，给产品的散热设计带来了严峻的挑战。当前，越来越多的企业选择借助仿真和试验相结合的手段来加快产品的开发，旨在于减少试验验证次数，缩短开发周期，降低产品设计风险。另外由于半导体设备的功耗、散热参数与材料成分、制造工艺相关，且与环境温度及温升相关，需要借助热测试设备重新标定元件的散热特性。

目前电子、电气行业的热设计工作大都是由结构设计工程师在兼顾，相对缺乏热设计理论、专业CFD散热分析技术和热测试经验。安世亚太多年从事热设计工程咨询服务，积累了丰富的实践经验，时至今日已具备热设计完整解决方案及落地能力。在逐步积淀的过程中，梳理出相对清晰的理论体系，在这里与感兴趣的业内伙伴分享。

热设计技术

电子设备的热设计是根据电子元器件的功耗、温度特性和应用场景，利用热传递技术和相应的结构设备，使元器件的工作温度不超过其正常工作温度的要求范围，同时满足散热路径上部件的可靠性要求。通常热设计需要借助热测试技术获得关键传热性能参数，仿真技术能够对热设计进行评估与优化。

热测试技术

热测试是一门测试技术，借助专业测试设备与测试方法获得产品一维散热路径上各处的热阻特性，为散热设计评估、仿真分析提供可靠的数据。

在电子产品散热设计中，热测试的目的主要是为测试产品实际散热表现是否能达到预期要求，检验产品散热方案的合理性、评估产品工艺的可靠性。另外热测试技术还可进行优化潜力与降成本方面的评估，测试产品在不同方案以及在不同环境下的实际表现, 结合其理论设计、仿真分析进行回归，指导后续的散热设计。

传统的热测试方法主要分为热电偶的接触式和红外测温法的非接触式二种，以及较为准确的ETM电气法测温（JEDEC JESD51）。如今第三代热测试技术为瞬态热测试法（JESD51-14）也已问世。瞬态热测试法能够测量电子部件一次元散热路径的结壳热阻，以及进行散热路径上的结构函数分析。

瞬态测试法可以通过测试获得节温，通过结构函数可以定性，以及定量的得到各个部位的热阻值，可以评价不同的材料（ 例如Die Attach ）以及其接触热阻对芯片总体热阻的影响。结构函数还能够应用于材料热导率的测试，如ASTM D5470（稳态法）和 ASTM E1461（瞬态法）以及ASTM D5470 测热导率。

另外通过测试技术能够得到准确的仿真参数（电子元器件热阻、材料热阻、各部分材料热相关物性参数、封装实际发热面积、接触热阻），提供对原始模型仿真的数据支撑与对标，使仿真分析能够最高效准确得在设计研发端发挥作用。

热仿真技术

热仿真技术是借助CFD技术分析虚拟物理样机在工作环境中涉及到的电热、传导、对流、辐射、相变等传热现象进行仿真计算，对产品的散热特性进行预测。热仿真技术可应用于产品的不同阶段：

(1) 设计、研发工作中能够进行设计思路的快速验证及优化。

(2) 在详细设计阶段样品成型之前进行虚拟测试解决大多数问题，通过最大程度减少样品测试时的试错进行增效，帮助后期产品的优化，实现降本增效。

(3) 对产品运维阶段暴露出来的问题可以进行失效原因探究与再现，从而改进设计，提升可靠性。

再结合先进的热测试技术，获得仿真分析所需的数据（产品结构的热阻、发热面积分布，功率以及材料系数测试等），可以为仿真提供更加精确的分析参数，精准地预测设备的散热特性。

热设计、热仿真、热测试工作贯穿产品的整个设计与研发周期，为研发设计构建更强的技术能力。

例如汽车尾灯产品的热设计是为了使光学性能设计后排布的LED以及整体发热元器件在能够承受的温度下稳定的工作、使塑料件低于形变温度保持良好的光学特性。需要根据多方面因素对电阻、芯片的位置进行调整，确保原器件以及PCB走线布置与LED以及塑料件保持合理的位置关系，保证各自有合适的传热路径。整个设计研发过程中结合仿真与测试进行数据的获取、验证，进而基于分析结果进行产品的优化。

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