【华为】单板热设计培训教材

### 华为单板热设计培训教材知识点解析 #### 一、热设计基础知识 ##### 1. 热量传递的三种基本方式 - **导热**：在没有物质宏观移动的情况下，热量通过物质内部的微观粒子（如分子、原子或电子）的热运动进行传递。这种传递方式在固体中最为常见，如芯片向壳体外传递热量。 - **对流换热**：发生在流体（气体或液体）中的热量传递，流体的流动导致热量的转移。根据流动原因的不同，可以进一步分为**强制对流**（由外部动力驱动）和**自然对流**（由流体自身温度差引起的浮力驱动）。 - **辐射换热**：通过电磁波的形式在真空中传递热量。所有温度高于绝对零度的物体都会发出辐射，因此两个物体之间的热辐射也是一种热量传递方式。 ##### 2. 热阻的概念 热阻是指材料阻碍热量传递的能力，可以用来量化热量传递的难易程度。热阻越大，热量传递越慢。在热设计中，理解热阻对于选择合适的材料和设计有效的散热系统至关重要。 #### 二、器件热特性 ##### 1. 认识器件热阻 器件热阻是衡量器件散热能力的重要指标之一。不同的封装类型和材料将直接影响到器件的热性能。例如，某些高端处理器可能会采用更高导热系数的材料以提高散热效率。 ##### 2. 典型器件封装散热特性 不同的封装类型具有不同的热特性。例如，BGA（Ball Grid Array）、LGA（Land Grid Array）等封装形式因其结构特点，在散热方面有着各自的优势和局限性。了解这些封装的特点对于优化单板布局和散热设计非常重要。 ##### 3. 单板器件的散热路径 散热路径是指热量从发热源到散热器（或周围环境）的传输路径。优化散热路径可以有效减少热阻，提高整体散热效率。在设计中，需要考虑如何合理布置器件，以确保热量能够顺畅地从发热元件传递出去。 #### 三、散热器介绍 散热器是热设计中重要的组成部分，其主要作用是通过增大表面积来增加热量的散发速度。散热器的设计需考虑材料的选择（如铜、铝）、形状和结构等因素。高效的散热器能够显著提高系统的散热性能。 #### 四、导热介质介绍 导热介质用于改善热源与散热器之间的热接触，降低接触热阻。常用的导热介质包括但不限于导热硅脂、相变材料、导热垫片等。正确选择和使用导热介质对于提高散热效果至关重要。 #### 五、单板强化散热措施 ##### 1. PWB热特性 PWB（Printed Wiring Board，印刷布线板）作为单板的基础，其热特性直接影响到整个系统的散热效果。例如，PWB材料的选择（如FR-4、CEM-3）、厚度以及金属化孔的设计等都会对散热产生影响。 ##### 2. PWB强化散热措施 - **使用高性能基材**：选用导热性能更好的PWB材料，如金属芯PCB（Metal Core PCB）。 - **优化层叠结构**：通过调整层叠结构，增加铜箔厚度等方式提高散热能力。 - **合理布局**：避免热点集中，均衡分布发热元件以促进自然对流。 - **增强导热连接**：利用导热胶、导热垫等加强发热元件与散热器之间的热接触。 #### 六、单板布局原则 合理的布局不仅能够提高系统的功能性和稳定性，还能优化散热效果。布局时应遵循以下原则： - **分散发热源**：避免高功率器件过于集中，以便于热量的均匀分布。 - **预留散热空间**：为散热器和其他散热组件留有足够的空间，确保良好的空气流通。 - **考虑对流路径**：合理安排气流通道，促进自然对流或强制对流的形成。 - **避免热桥效应**：减少不必要的热导通路径，防止热量通过非预期路径传递。 - **利用散热器辅助散热**：在发热源附近合理配置散热器，增加散热面积和效率。 《华为单板热设计培训教材》涵盖了从热设计基础理论到具体实践方法的全方位内容，对于提高电子产品的热管理能力和整体性能具有重要意义。通过深入理解并灵活运用这些知识点，可以有效地解决在实际工作中遇到的各种热设计挑战。