4 熱設(shè)計(jì)的流程與職責(zé)
4.1 熱設(shè)計(jì)的目標(biāo)
4.1.1 熱設(shè)計(jì)目標(biāo)本質(zhì)上是為了保證產(chǎn)品在規(guī)定溫度條件下正常工作并達(dá)到產(chǎn)品的可靠
性目標(biāo)，從而對(duì)產(chǎn)品各部分溫升的限制性要求。熱設(shè)計(jì)目標(biāo)是可靠性目標(biāo)的一部份。
4.1.2 熱設(shè)計(jì)的目標(biāo)要綜合考慮以下（但不限于）需求，在成本和技術(shù)手段許可的條件下
實(shí)現(xiàn)盡可能低的溫升要求：
1） 用戶(hù)的要求；
2） 國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
3） 產(chǎn)品的可靠性目標(biāo)；
4） 國(guó)內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)的熱設(shè)計(jì)水平；
5） 成本和技術(shù)條件的限制；
4.1.3 熱設(shè)計(jì)目標(biāo)由一系列的工作條件和溫升限制組成，包括（但不限于）以下內(nèi)容：
1） 產(chǎn)品的工作溫度范圍；
2） 產(chǎn)品各單板或部件的最大熱耗，必要時(shí)說(shuō)明到器件；
3） 產(chǎn)品各單板或部件的最高溫升；
4） 產(chǎn)品各單板、部件上大功耗器件、關(guān)鍵器件和熱敏感器件的最高溫升；
5） 產(chǎn)品系統(tǒng)溫升；
4.1.4 產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)目標(biāo)由產(chǎn)品系統(tǒng)工程師或可靠性工程師制定，在《研制規(guī)范》中規(guī)定。
4.2 熱設(shè)計(jì)的方案
4.2.1 熱設(shè)計(jì)方案是為了實(shí)現(xiàn)熱設(shè)計(jì)目標(biāo)而采用的技術(shù)路徑和方法。
4.2.2 熱設(shè)計(jì)方案確定產(chǎn)品采用的散熱技術(shù)和方法，并論證其可行性。
4.2.3 熱設(shè)計(jì)方案由熱設(shè)計(jì)工程師或結(jié)構(gòu)工程師制訂，經(jīng)系統(tǒng)工程師或可靠性工程師同
意，在《總體方案》或《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案》中闡述。
4.3 熱設(shè)計(jì)的實(shí)施
4.3.1 熱設(shè)計(jì)的實(shí)施是指為實(shí)現(xiàn)熱設(shè)計(jì)方案而進(jìn)行的具體設(shè)計(jì)工作，包括但不限于：
1） 單板上的熱布局設(shè)計(jì)；
2） 風(fēng)扇的設(shè)計(jì)或選用；
3） 風(fēng)道的設(shè)計(jì)；
4） 散熱器的設(shè)計(jì)或選用；
5） 導(dǎo)熱材料或隔熱材料的選用；
6） 空調(diào)或熱交換器的選用；
4.3.2 在產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段實(shí)施熱設(shè)計(jì)；
4.3.3 熱設(shè)計(jì)的實(shí)施由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師或熱設(shè)計(jì)工程師負(fù)責(zé)；
4.3.4 熱設(shè)計(jì)的結(jié)果應(yīng)取得該產(chǎn)品相關(guān)的系統(tǒng)工程師、設(shè)計(jì)工程師和可靠性工程師的同
意。如有爭(zhēng)議，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)解決。
4.4 熱仿真
4.4.1 在產(chǎn)品方案階段，應(yīng)該對(duì)產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)方案進(jìn)行熱仿真；
4.4.2 熱仿真由產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)工程師或結(jié)構(gòu)工程師負(fù)責(zé)；
4.4.3 熱仿真的結(jié)果應(yīng)說(shuō)明熱設(shè)計(jì)方案是否滿(mǎn)足熱設(shè)計(jì)目標(biāo)；
4.4.4 仿真結(jié)果如不符合熱設(shè)計(jì)目標(biāo)，應(yīng)修改設(shè)計(jì)方案，使之符合；
4.4.5 仿真結(jié)果與熱設(shè)計(jì)目標(biāo)不符或?qū)Ψ抡娼Y(jié)果有懷疑時(shí)，可以進(jìn)行熱模擬試驗(yàn)，并以試
驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)；
4.4.6 熱仿真至少做到單板級(jí)。
4.4.7 熱仿真可以抽樣進(jìn)行。如果熱環(huán)境較差和器件熱敏感度較高的單板或部件通過(guò)了熱
仿真，其它單板或部件可以免做熱仿真；
4.5 熱測(cè)試
4.5.1 在中試轉(zhuǎn)產(chǎn)階段必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱測(cè)試；
4.5.2 熱測(cè)試是中試轉(zhuǎn)產(chǎn)試驗(yàn)的一部份，由事業(yè)部中試部負(fù)責(zé)完成；
4.5.3 熱測(cè)試的方法應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)“7 熱測(cè)試的方法和原則”的要求；
4.5.4 熱測(cè)試的判據(jù)符合本標(biāo)準(zhǔn)“8 產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)的通過(guò)準(zhǔn)則”的要求；
4.5.5 熱測(cè)試應(yīng)判定產(chǎn)品是否符合熱設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求；
4.5.6 熱測(cè)試如不通過(guò)，應(yīng)經(jīng)3 名以上專(zhuān)家評(píng)審，采取以下措施：
1）更改產(chǎn)品熱設(shè)計(jì)；
2）調(diào)整熱設(shè)計(jì)目標(biāo)；
3）制訂整改計(jì)劃；
4.6 熱設(shè)計(jì)的評(píng)審
4.6.1 熱設(shè)計(jì)評(píng)審是設(shè)計(jì)評(píng)審的一部份；
4.6.2 在產(chǎn)品方案評(píng)審階段應(yīng)評(píng)審產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)目標(biāo)、熱仿真結(jié)果和熱設(shè)計(jì)方案是否符合
本標(biāo)準(zhǔn)的要求；
4.6.3 在成果鑒定階段應(yīng)評(píng)審產(chǎn)品熱測(cè)試結(jié)果是否滿(mǎn)足熱設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求；
4.6.4 評(píng)審如不通過(guò)，不能進(jìn)入下階段工作；
4.7 熱設(shè)計(jì)的技術(shù)平臺(tái)
康訊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)部負(fù)責(zé)熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制訂，散熱技術(shù)的研究、試驗(yàn)和推廣，熱設(shè)計(jì)、熱仿
真及熱測(cè)試的技術(shù)支持；
5 熱設(shè)計(jì)要求
5.1 系統(tǒng)熱應(yīng)力要求
5.1.1 安全性要求
5.1.1.1 可觸及表面溫升要求
對(duì)系統(tǒng)熱設(shè)計(jì)，首先要保證可觸及表面的溫升滿(mǎn)足安全性的要求。參見(jiàn)GB4943-2001 信
息技術(shù)設(shè)備的安全。溫升的限值如表1 所示：
表中列出的溫升值是指25℃時(shí)的溫升。如果產(chǎn)品允許的工作環(huán)境溫度最高為T(mén)，那么實(shí)
際允許的溫升值為表中對(duì)應(yīng)值減去T-25。
5.1.1.3 對(duì)開(kāi)孔的要求
當(dāng)熱設(shè)計(jì)需要開(kāi)孔時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)安規(guī)和EMC 的要求。
5.1.2 設(shè)備溫升的要求
設(shè)備的系統(tǒng)溫升指出風(fēng)口平均溫度與環(huán)境溫度之差；設(shè)備的局部環(huán)境溫升是指設(shè)備內(nèi)部局部環(huán)境溫度與環(huán)境溫度之差。
1 對(duì)戶(hù)內(nèi)型產(chǎn)品而言，當(dāng)設(shè)備工作在允許的最高環(huán)境溫度時(shí)，系統(tǒng)局部環(huán)境溫度不超過(guò)65℃；
2 對(duì)戶(hù)外型產(chǎn)品而言，當(dāng)設(shè)備工作在允許的最高環(huán)境溫度時(shí)，系統(tǒng)局部環(huán)境溫度不超過(guò)75℃；
3 對(duì)戶(hù)內(nèi)型產(chǎn)品，如果采用直通風(fēng)道，系統(tǒng)溫升宜在8℃～15℃；如果采用單獨(dú)風(fēng)道（臺(tái)式機(jī)箱或者插箱），系統(tǒng)溫升宜在5℃～10℃。當(dāng)系統(tǒng)熱耗分布均勻時(shí)，系統(tǒng)溫升可取較大的值；當(dāng)系統(tǒng)熱耗分布不均勻時(shí)，系統(tǒng)溫升取較小值，以保證局部環(huán)境溫度滿(mǎn)足使用要求；
4 對(duì)戶(hù)外型產(chǎn)品，如果有避免太陽(yáng)直射、其它熱源輻射等的防護(hù)措施，系統(tǒng)溫升宜在15℃～20℃；當(dāng)產(chǎn)品無(wú)法避免太陽(yáng)直射或其它熱源輻射時(shí)，因其外表面溫度將升高，系統(tǒng)溫升宜在5℃～10℃。
上述要求均是針對(duì)產(chǎn)品在最不利于散熱的配置情況下提出的。
5.1.3 器件溫度要求
5.1.3.1 熱設(shè)計(jì)的最終目的是確保電子設(shè)備中器件的工作溫度低于其最大的許可結(jié)溫或者環(huán)境溫度。器件的最大許可溫度可根據(jù)可靠性要求及分配給每一元器件的失效率確定。公司降額設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)器件最大許可溫度進(jìn)行了限制，見(jiàn)附錄A。
5.1.3.2 公司推薦使用II 級(jí)降額。熱設(shè)計(jì)應(yīng)能使器件滿(mǎn)足溫度II 級(jí)降額的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)采用強(qiáng)制風(fēng)冷，一個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)生損壞時(shí)，應(yīng)盡量保證器件可滿(mǎn)足III 級(jí)降額設(shè)計(jì)的要求。最低限度也應(yīng)保證器件的使用環(huán)境溫度不能高于額定環(huán)境溫度，器件的結(jié)溫不能超過(guò)0.9Tjmax。以確保系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
5.1.3.3 在條件許可的情況下，應(yīng)盡量降低器件的溫度。
5.1.3.4 結(jié)溫的計(jì)算
最大允許結(jié)溫是指系統(tǒng)處于散熱最?lèi)毫拥呐渲谩⑦\(yùn)行于允許的最高環(huán)境溫度時(shí)的結(jié)溫。
在實(shí)際使用中，我們通常測(cè)量的是器件的殼溫，殼溫和結(jié)溫的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：
j case jc T = T + P ?θ （1）去掉標(biāo)號(hào)，居中
其中Tj 為結(jié)溫，Tcase 為殼溫，P 為通過(guò)器件表面散掉的熱耗， jc θ
為結(jié)殼熱阻。
5.2 熱設(shè)計(jì)通用要求
要清楚了解設(shè)備的工作環(huán)境要求，包括環(huán)境溫度的變化范圍、太陽(yáng)或周?chē)渌矬w的輻射情況等，系統(tǒng)散熱方案應(yīng)該符合產(chǎn)品的工作環(huán)境要求；
熱設(shè)計(jì)應(yīng)與其它設(shè)計(jì)（電氣設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)等）同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)進(jìn)行權(quán)衡分析，折衷解決。不得損害電氣性能，并符合可靠性要求，使設(shè)備的壽命周期費(fèi)用降至最低；
熱設(shè)計(jì)首先應(yīng)控制自身發(fā)熱，要求效率高，熱耗小；其次是有效的散熱，使有源器件及線路損耗的熱量迅速散發(fā)；?? 要保證冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠及費(fèi)用較低。一個(gè)重要的原則是：力爭(zhēng)用成熟的工藝、成熟的技術(shù)，設(shè)計(jì)出高可靠性的產(chǎn)品；
系統(tǒng)中各單板的發(fā)熱量應(yīng)均勻分布，單板上器件的發(fā)熱量也應(yīng)均勻分布；
散熱設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)過(guò)至少兩個(gè)以上方案的優(yōu)選；
要提高冷卻系統(tǒng)的可維修性。對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)具有良好的安全性和可達(dá)性；
防塵裝置和風(fēng)扇要便于快速拆卸、清洗和更換，且防塵裝置上必須有提醒用戶(hù)清洗的標(biāo)志；最好將每個(gè)風(fēng)機(jī)做成一個(gè)單獨(dú)的插箱，以便更換、維修壞了的風(fēng)機(jī)時(shí)，不影響系統(tǒng)的散熱；
冷卻風(fēng)機(jī)的型號(hào)、數(shù)量應(yīng)根據(jù)其合理的工作點(diǎn)選取；
應(yīng)考慮散熱設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾對(duì)產(chǎn)品工作性能的影響；
風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮降噪措施，大尺寸高噪聲的風(fēng)機(jī)應(yīng)采用轉(zhuǎn)速控制，應(yīng)使設(shè)備的噪聲滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求；
散熱設(shè)備的失效應(yīng)可檢測(cè)和告警。設(shè)備內(nèi)應(yīng)有過(guò)熱保護(hù)裝置來(lái)防止散熱設(shè)備失效后可能引起的危險(xiǎn)；
為避免材料老化等原因?qū)е孪到y(tǒng)散熱惡化，在進(jìn)行熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮冗余設(shè)計(jì)；
戶(hù)外設(shè)備應(yīng)考慮低溫啟動(dòng)問(wèn)題；
元器件的布置按其允許溫度進(jìn)行分類(lèi)，允許溫度較高的元器件放在允許溫度較低的元器件下游；熱敏感器件應(yīng)遠(yuǎn)離熱氣流通道、電源和其他大功耗的元件，以保證其局部環(huán)境溫度較低；發(fā)熱量大的器件應(yīng)布置在風(fēng)道的末端，以避免對(duì)其它器件的散熱產(chǎn)生影響，必要時(shí)可考慮進(jìn)行熱隔離；
?? 垂直放置的自然散熱的印制板，元器件的安裝應(yīng)盡量采用減小氣流阻力的安裝形式，盡量使整塊印制板上的氣流均勻流動(dòng),提高散熱效果；
子系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)要和整個(gè)系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)一起考慮。例如，電源整流器的熱設(shè)計(jì)要考慮到電源系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)、傳輸子架的熱設(shè)計(jì)要考慮到整個(gè)機(jī)柜的熱設(shè)計(jì)等，反之亦然。
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