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第1章 冷却要求的评价1

1.1热源1

1.2热传输1

1.3稳态热传递3

1.4瞬态热传递3

1.5飞机、导弹、卫星和航天飞机用电子设备4

1.6船舶和潜艇用电子设备5

1.7通信系统和地面保障系统用电子设备6

1.8个人计算机、微型计算机和微处理器7

1.9电子设备冷却规范8

1.10功耗的规定8

1.11尺寸单位和换算系数9

第2章 电子机架的设计14

2.1成形板金属电子组件14

2.2带整体式冷板的浸焊机箱15

2.3带冷却翅片的石膏模和熔模铸造16

2.4压模铸造机箱17

2.5大型砂铸17

2.6大型机柜的挤压成形截面17

2.7电子机箱中的湿度考虑18

2.8敷形涂覆19

2.9密封电子机箱19

2.10标准电子机箱尺寸22

第3章 机箱和电路板的传导冷却24

3.1稳态传导的集中热源24

3.2安装在支架上的电子元件25

3.3例题——安装在支架上的晶体管25

3.4稳态传导的均匀分布的热源29

3.5例题——PCB上集成电路的冷却31

3.6带铝散热芯体的电路板32

3.7例题——沿PCB散热板的温升33

3.8如何避免带金属散热条的PCB的翘曲33

3.9带不均匀薄壁截面的机箱34

3.10例题——沿不均匀箱壁的热流动35

3.11二维模拟电阻网络38

3.12例题——在电源散热器上的二维传导38

3.13空气接合面两边的热传导43

3.14例题——螺接接合面两边的温升45

3.15例题——小气隙两边的温升46

3.16接合面两边在高空的热传导47

3.17高空气体释放49

3.18电路板边缘导向件50

3.19例题——PCB边缘导向件两边的温升51

3.20通过金属盖板的热传导52

3.21辐射状热流52

3.22例题——通过圆柱壳体的温升53

第4章 电子元件的安装和冷却技术55

4.1不同类型的电子元件55

4.2元件在PCB上的安装56

4.3例题——PCB插件上的集成电路热点58

4.4如何安装大功率元件62

4.5例题——将大功率晶体管安装在散热板上64

4.6大功率元件的电气绝缘65

4.7例题——将晶体管安装在散热支架上66

4.8元件引线的应变消除弯角67

第5章 自然对流和辐射冷却实用指南72

5.1自然对流如何求取72

5.2垂直板的自然对流74

5.3水平板的自然对流74

5.4通过自然对流传递的热量75

5.5例题——垂直板自然对流75

5.6自然对流条件下的湍流76

5.7例题——电子机箱的热损耗77

5.8自然对流冷却的翅片表面79

5.9例题——电子机箱的冷却翅片80

5.10自然对流模拟热阻网络81

5.11 PCB的自然对流冷却83

5.12密封气室的自然对流系数84

5.13例题——贴近箱壁的PCB85

5.14自然对流的高空效应86

5.15例题——PCB在高空的冷却87

5.16电子设备的辐射冷却89

5.17辐射视角因数92

5.18例题——混合电路的辐射热传递95

5.19例题——双场效应晶体管开关的连接温度97

5.20太空的辐射热传递98

5.21太空中α/e对温度的影响100

5.22例题——电子机箱在太空的温度101

5.23简化的辐射热传递方程101

5.24例题——电子机箱的辐射热损失102

5.25对流和辐射热传递的综合104

5.26例题——飞机座舱内的电子机箱104

5.27可靠性预计用的等效环境温度106

5.28例题——RC07电阻器的等效环境温度107

5.29外表面有效辐射强度的增强108

第6章 电子设备的强迫空气冷却110

6.1强迫冷却方法110

6.2风扇冷却气流的方向110

6.3静压和速压113

6.4用速位差表示的损失115

6.5例题——风扇入口的气流损失115

6.6电子机箱气流流阻曲线的建立116

6.7例题——风扇冷却的电子机箱117

6.8空心PCB128

6.9电子设备的空气冷却风扇130

6.10空气过滤网132

6.11断路开关132

6.12静压损失表图133

6.13高空条件134

6.14例题——在30000ft高空的风扇冷却机箱135

6.15其他的对流系数138

6.16例题——TO-5晶体管的冷却140

6.17外部气源的调节冷却空气141

6.18例题——冷却气流曲线的绘制141

6.19不同高度条件下的静压损失142

6.20例题——在65000ft高空的静压降144

6.21不同高度条件下的总压降149

6.22例题——通过电子机箱的总压损失149

6.23翅片冷板和热交换器150

6.24多翅片热交换器中的压力损失151

6.25翅片效率因子152

6.26例题——带翅片热交换器空心PCB154

6.27不希望有的气流反向163

6.28迎面吹风冷却166

6.29例题——大功率机柜的迎面吹风冷却168

6.30高度对热交换器性能的影响173

6.31例题——不同高度和功率条件的热交换器温度174

第7章 引线、焊点和电镀通孔的热应力178

7.1引言178

7.2航空电子完整性大纲178

7.3电子设备的热胀系数178

7.4例题——表面安装变压器引线和焊点中的热循环应力179

7.5热膨胀力和热膨胀应力的化简183

7.6通孔安装的X-Y热膨胀应力184

7.7例题——通孔安装电阻的热应力184

7.8小型轴向引线元件的通孔安装188

7.9例题——小型玻璃二极管中诱发的轴向力188

7.10 PCB抗弯刚度对引线应力的影响190

7.11例题——如何减小PCB弯曲产生的引线力191

7.12 Z轴膨胀对电镀通孔可靠性的影响192

7.13例题——铜电镀通孔中的热膨胀应力193

7.14芯片载体的表面安装技术194

7.15例题——表面安装陶瓷芯片载体中的焊点应力196

7.16芯片载体引线中的弯曲应力202

7.17热膨胀引起的DIP引线的短路效应202

7.18 Z轴热膨胀对元件引线和通孔安装元件焊点的影响204

7.19例题——在PCB上的通孔安装变压器204

7.20焊点剪切应力的减小206

第8章 在热循环和振动环境中疲劳寿命的预计209

8.1疲劳的产生209

8.2焊接的物理特性210

8.3缓慢的循环疲劳和快速的循环疲劳211

8.4热循环疲劳寿命的估算213

8.5例题——表面安装变压器焊点的疲劳寿命214

8.6引线和焊点中的振动疲劳215

8.7 PCB的谐振频率215

8.8例题——PCB插板的谐振频率216

8.9希望的正弦振动的PCB谐振频率217

8.10例题——希望的正弦振动的PCB的谐振频率218

8.11随机振动疲劳寿命218

8.12例题——希望的随机振动的PCB谐振频率219

8.13米勒累积损伤疲劳比219

8.14例题——在几种不同的热循环环境中累积的损伤220

8.15在综合环境中工作的电子系统222

8.16例题——在振动和热循环环境中累积的疲劳222

8.17电源元件228

8.18例题——装在PCB上的电源变压器的随机振动疲劳和热循环疲劳的综合228

8.19在低温下振动和热循环的叠加235

8.20表面安装LCCC器件的热循环疲劳寿命236

8.21例题——热循环的LCCC焊点疲劳236

第9章 电子系统的瞬态冷却238

9.1简单的绝热系统238

9.2例题——变压器的瞬变温升238

9.3热容量239

9.4时间常数239

9.5加热循环瞬变温升240

9.6例题——散热器上的晶体管240

9.7不同时间常数的温升243

9.8例题——晶体管达到其稳定温度95%所需的时间244

9.9冷却周期瞬变温度变化245

9.10例题——晶体管和散热器冷却245

9.11温度循环试验的瞬态分析246

9.12例题——温度循环试验中的电子机箱249

9.13例题——降低过热点温度的方法253

9.14例题——对PCB上放大器的瞬态分析254

第10章 急冷作业的特殊应用259

10.1新技术——要注意的方法259

10.2热管259

10.3热管中的性能降低260

10.4典型热管性能261

10.5热管应用262

10.6直接和间接液体冷却264

10.7强迫液体冷却系统265

10.8液体冷却系统用泵267

10.9储压箱和膨胀箱267

10.10液体制冷剂267

10.11简单液体冷却系统268

10.12间接液体冷却用元件的安装268

10.13强迫液体冷却基本流动方程269

10.14例题——水冷冷板上的晶体管272

10.15固态热电冷却278

第11章 大型安装架和机柜的有效冷却280

11.1大型控制柜的诱发通风冷却280

11.2大型机柜的气流损失280

11.3上浮压力和压力损失281

11.4例题——大型机柜的诱发通风冷却281

11.5有多个气流隔层的大型机柜的自然冷却284

11.6例题——有诱发通风的机柜中的冷却空气的温升285

11.7诱发通风系统的警告说明287

11.8有叠放式抽斗的高机柜288

11.9例题——有7层叠放式抽斗的控制柜的诱发通风冷却289

11.10集装在密封机壳内的电子设备292

11.11在大型控制柜内的小型封装模块294

11.12例题——密封在抗射频干扰壳体内的小型PCB296

11.13小型封装模块测试数据300

11.14串联和并联气流风道内的压力损失303

11.15例题——串联和并联气流网络303

第12章 建立数学模型的有限元方法308

12.1引言308

12.2有限元分析的步骤309

12.3奇异性310

12.4建立引线、焊点和电镀通孔的模型311

12.5机架和电路板的建模方法318

第13章 环境应力筛选技术322

13.1引言322

13.2在热循环和振动期间累积的损伤323

13.3处于热循环和振动环境中的系统323

13.4单轴和多轴振动324

13.5电子机架内的电路板的取向324

13.6制定有效环境应力筛选大纲所需要的参数325

13.7例题——建立商用电子系统的有效筛选327

13.8例题——建立军用电子系统的有效筛选329

参考文献333