【热设计培训】上海Flotherm热仿真&工程热设计培训-贝思科尔-会议培训-软服之家

【热设计培训】上海Flotherm热仿真&工程热设计培训

2024年Flotherm热仿真&工程热设计培训

一

课程背景

1、电子设备热设计的需求与日俱增，随着电子产品热流密度的增加，温度控制不当成为现代电子产品失效的主要原因。

2、产品热设计在整机中所占据的成本比重迅速增加，热设计逐渐成长为产品核心竞争力因素之一。

3、产品迭代升级加快，性能、成本竞争加剧，传统的经验设计加样机热测试的方法已不能满足市场需求，学习科学的电子设备热设计及热分析方法，对于快速设计研发低成本、高可靠性的产品具有关键实用价值。

4、热设计作为新兴学科，人才缺口大，职业前景光明。

二

课程收益

1、技术层面深度理解热设计行业现状和发展前景

2、电子产品热设计方案开发流程

3、电子设备冷却方法的选择及主要元器件的热特性

4、电子设备的自然冷却，强迫风冷及液冷设计

5、常见热设计物料（散热器、导热界面材料、风扇等）的选型和优化设计

6、热管散热器等高效散热部件的原理及应用

7、电子设备热性能评价及改进方法

8、热仿真软件的具体用法和在工程设计中起到的作用

9、电子设备热设计工程应用实例

10、散热设计在产品节约成本方面的体现

11、结识行业内热设计工程师，拓宽热设计技术视野

三

课程优势

中国热设计网专注电子产品热设计十年，已在线上线下举办热设计培训数十场，课程内容千锤百炼，讲师经验极致丰富。热设计网有数千人的技术交流群，数万注册会员的技术论坛。线下热设计培训每年在深圳、上海、北京、武汉等地举办，凭本次报名表，永久免费复听各地同类（指使用同一热仿真软件）培训。

四

培训信息

主办单位：热设计网，贝思科尔

支持单位：中电标协热管理行业工作委员会

时间：2024年4月18-20日（三天）

地点：上海嘉定区虹桥北智选假日酒店

五

课程大纲

注：课程内容会结合学员反馈和热设计行业最新技术每期调整。欢迎你提出你的想法。

所有报名参加的学员，均获得全彩装订的课件一份，以便查阅。

第一部分：热设计的意义、本征发展趋势及基本理论
1、热问题产生的根本原因
2、温度变化对产品的影响	a) 热应力、热变形 b) 电气性能变化 c) 腐蚀、机械结合力
3、热设计专业必备基础知识	a) 热传导、热对流、热辐射 b) 热力学三大定律 c) 流体的粘性及流动特征
4，从热学规律和产品特征认识热设计的局限性
第二部分：热设计的步骤和各阶段注意事项
1、确认热设计目标	a) 体验性温度目标烫感的本质 b) 功能性温度目标推荐温度、绝对最大温度、结温、壳温、存储温度超温场景下的底层合理对策
2、快速评估散热风险	a) 热流密度法 b) 对流换热系数法 c) 体积功率密度法 d) 快速评估精度的本质影响因素
3、设计粗略方案	a) 如何设计初始散热方案 b) 粗略方案到详细方案，需要迭代哪些方面 c) 识别由热引入的但不表现为超温的问题点
4.、设计详细方案	a) 热设计工作中的软技能 b) 产品热设计的本质是一门生意 c) 热设计工程师也能主导产品设计
5、热测试
6、总结：建立自己的小模型	a) 建立属于自己的速算数据库 ⚫ 体积功率密度、表面热流密度 ⚫ 风基热阻、声基热阻、金基热阻、风效指数、声效指数…… ⚫ 数据点的连接，可以构建超越仿真的速算精度 b) 调整自己，控制情绪，更好与团队协作 ⚫ 严谨的流程塑造可靠的产品，但效率低，难以创新 ⚫ 便宜的东西可能是最贵的，但可能是合理的 c) 理解流程，融入流程，优化流程
第三部分：透过实例看热设计具体方法和工程化知识点
1、平板电脑、手机（HW Pad，OPPO Phone）	a) 外观主导设计类产品散热能力快速评估 b) 导热界面材料的选型 ⚫ 硅脂、相变片、导热垫、凝胶、导热泡棉、液金等各自优缺点 ⚫ 渗油、挥发、点胶速率、粘性、宏观泊松比等带来的非温度风险 ⚫ 最小压缩厚度、残余应力、膨胀系数、厚度公差等隐性影响因素 ⚫ 导热界面材料的应用需求发展趋势 ⚫ 从导热材料选型，谈工程设计中对无穷不确定性的合理把握 c) 均热材料：石墨的特征和选型设计
2、路由器、机顶盒、AP 等自然散热类盒式产品	a) 盒式自然散热产品的散热特征 b) 常用散热物料 c) 散热器的设计 ⚫ 散热器的本质 ⚫ 散热器的类型及其常见应用场景、优缺点 ⚫ 散热器优化设计思路和具体理论依据 d) 非外观主导类自然散热产品外壳设计 ⚫ 自然对流风道设计 ⚫ 提高红外辐射、降低可见光辐射的表面处理 ⚫ 颜色对电子产品散热的影响 ⚫ 外壳开孔对自然散热产品的影响 e) 自然散热类产品的优化设计思路总结/讨论
3、服务器、交换机等强迫冷却的外观不严格受限但尺寸有严格标准的机箱式产品	a) 服务器的形态及对应散热架构、散热重心 b) 交换机的形态及对应散热架构、散热重心 c) 服务器、交换机类产品面临的散热难题和进行中的演进趋势 d) 高热流密度芯片散热之封装热阻 ⚫ 芯片内部功能模块及各自常见导热系数 ⚫ PBGA、CBGA、FC-BGA 等封装形式的热特性 ⚫ QFN、QFP、SOIC 等封装形式的热特性 ⚫ 常见封装及对应的有经济适用性的散热手段 ⚫ 封装的 3D 化演进、系统化演进趋势，热即将成为核心 ⚫ 为什么说片上冷却最可能先在功率半导体上实现 e) 芯片的结壳热阻、结板热阻、结环境热阻、结壳热特性参数的定义、应用局限性及常见误解 f) 热设计角度理解芯片封装的演进趋势 ⚫ 包覆材料：导热环氧树脂、铜金刚石 LID、均温板 LID ⚫ 基板材料：金属绝缘基板、陶瓷基板、铜钼 PAD、钨铜 PAD ⚫ 底填剂、银基高导热焊料等热、力复合界面材料 g) 热设计角度理解单板的热特性 h) 风扇的类型、成本控制因素、可靠性控制因素 i) 风扇和泵的选型计算、流量-压力曲线的理解 j) 不同场景下对风扇/泵型号的迭代或内部流阻部件的协同设计思路 k) 风冷、液冷设计中的流道设计原则及实际案例 l) 服务器、交换机类产品正在预研/准商业化技术及其优势应用领域 ⚫ 3DVC 散热模组、水冷快接、泵驱两相流、冷板的拓扑设计、虹吸两相流冷却、局部浸没冷却技术、射流相变冷却技术 m) 为什么末端同样需要风扇去风冷，但液冷仍更节能 ⚫ 散热中，对流换热系数是主要耗能环节 ⚫ 载热指数、扩散热阻、面积利用效率的概念 n) 关于浸没冷却、冷板冷却本质未来趋势判断
4、高功率笔记本电脑、桌面游戏机等外观受限但无严格尺寸标准限制的风冷产品（外星人 X17、索尼 Play Station5、XBOX Seri es S）	a) 智能电子产品的通用架构及其对散热设计带来的影响 b) 不同热流密度芯片界面材料选择的不同思路及其原因 c) 热管、均温板在高热流密度芯片中的应用 ⚫ 热管、均温板工作原理和性能参数 ⚫ 热管、均温板性能影响因素 ⚫ 3DVC、吹胀板、热虹吸管、热柱、环路热管、脉动热管的两相流传热部件原理和应用现状 d) 外观首限类产品的风道设计——考验工程师的沟通能力和审美能力
5、智能穿戴产品散热（HTC VIVE、奇遇）	a) 冷却方式没有绝对的边界 b) 风冷和自然散热的融合设计 c) 当重量、噪声、空间、外观都成为制约，热设计的角色
6、功率半导体、LED 的散热设计（MOSFET、IGBT、IPM、LED）	a) 热始终排在电和光之后：热阻的非对称封装 b) 优化封装热阻，成为 MOSFET、IGBT、LED 最重要的散热优化手段 c) 实现双面冷却的基础条件
7、光模块的热设计	a) 光模块基本代表了最高端导热界面材料的应用场景 b) 低挥发、低渗油导热材料，耐摩擦导热材料 c) 热电制冷片(TEC)在光模块中的应用 ⚫ TEC 的工作原理和组成部分 ⚫ TEC 的性能参数及其内部进行的热相关过程 ⚫ 微型 TEC 的设计难点 ⚫ TEC 在电子散热中的应用优势
8、一个风冷插箱的逐步设计演示	a) 风扇选型、界面材料选型、散热器初始设计 b) 风道分析、温度场分析、风扇工作点分析 c) 散热优化过程演示、潜在散热优化思路总结 d) 风冷产品散热思路总结
第四部分：热方案的智能化
1、温度控制的逻辑	a) 确定控温目标 b) 温控区域的映射 c) 人工智能在温控领域的应用机理
2、风冷、液冷中的温度控制	a) 转速控制的原因和目的 b) 转速控制的几种方法 c) 风冷、液冷产品中的多维变量：改变发热量、改变风扇转速、改变泵转速、改变环境温度 d) 浸没冷却中涉及的复杂控温逻辑 e) 复杂系统控温策略的模块化和渐进式耦合
3、多温区、多场景、多空间产品的热设计	a) 全生命周期热管理的概念 b) 灵活的适应性是复杂热管理系统的基础
第五部分：不止于热
1、一些热管理中的材料概念	a) 压电陶瓷风扇、压电陶瓷泵、无叶风扇、Sandia 模组 b) 相变微胶囊、水凝胶、多孔涂层、辐射涂层
2、热仿真软件的强大价值	a) 快速积累硬技能 b) 软件和人的结合，争取热设计的主动权
3、热问题的商业属性	a) 优秀的体系未必是创造好产品的体系 b) 热设计工程师的工作效果严重依赖公司定位 c) 质量更好的产品在消失也在产生 d) 用商业眼光看热设计工程师这一工作 e) 积极成长，扩展能力边界，是创造正向价值唯一的确定性方向
4、热设计行业前景广阔的底层逻辑

Flotherm热仿真部分

1，热仿真的基本原理
2，热仿真的基本步骤	从原理和步骤，看热仿真的局限性与优势
	从原理和步骤，看热设计工程师工作方法
3，热仿真和热测试的异同— 从仿真和测试的异同，理解仿真软件的各项设定	Flotherm 求解域
	Flotherm 环境温度辐射设定
	Flotherm 材料设置
	Flotherm 功耗设置
4，网格划分—— 仿真精度的重要保障	Flotherm 网格划分基础
	Flotherm 局域化网格
	Flotherm 网格质量评估
	Flotherm 网格问题定位与排除
5，实例练习—— 某自然散热产品仿真案例	Flotherm 单板、芯片的建模方法
	Flotherm 开孔板、散热器、导热界面材料建模
	Flotherm 自然散热仿真计算设定和后处理分析
6，实例练习—— 某风冷产品仿真案例	Flotherm 风扇建模方法
	Flotherm 数值风洞
	Flotherm 风冷产品后处理分析定位散热风险
7，实例练习—— 某液冷产品仿真案例	Flotherm 瞬态仿真的注意事项
	Flotherm 瞬态仿真后处理分析
8，热仿真常见收敛问题分析与排除
9， Flotherm中EDA文件的导入
10，Flotherm中CAD文件的导入
11，Flotherm中使用Command Center自动优化散热方案
12，仿真软件问题开放讨论