電子設備冷卻技術（第2版） [Cooling Techniques for Electronic Equipment,Second Edition] 下載 mobi epub pdf 電子書 2026

內容簡介

應用廣泛的電子設備的功率密度越來越大，而其體積卻越來越小。因此，努力降低設備中元器件的工作溫度以及各種元件結閤部位的溫度，一直是提高産品可靠性設計工作的重點。《電子設備冷卻技術（第2版）》闡述瞭高溫和溫度循環對電子設備元件與電路闆和機箱的力、應力及疲勞壽命的影響。其內容包括電子設備機箱結構和電路闆的冷卻設計、元器件安裝和冷卻、強迫空氣冷卻、焊點和電鍍通孔的熱應力分析、熱循環環境的疲勞壽命預計、電子係統瞬態冷卻計算、熱管和液體冷卻係統、大型安裝架和機櫃的有效冷卻，以及有限元數學分析方法的應用。全書內容深入淺齣，點麵結閤，其設計方法的基本應用範例較多，工程實用性很強，是一本既可作為高等院校的教學參考書，又可供廣大工程技術人員設計參考的工具書。

內頁插圖

目錄

符號錶
第1章 冷卻要求的評價
1.1 熱源
1.2 熱傳輸
1.3 穩態熱傳遞
1.4 瞬態熱傳遞
1.5 飛機、導彈、衛星和航天飛機用電子設備
1.6 船舶和潛艇用電子設備
1.7 通信係統和地麵保障係統用電子設備
1.8 個人計算機、微型計算機和微處理器
1.9 電子設備冷卻規範
1.10 功耗的規定
1.11 尺寸單位和換算係數

第2章 電子機架的設計
2.1 成形闆金屬電子組件
2.2 帶整體式冷闆的浸焊機箱
2.3 帶冷卻翅片的石膏模和熔模鑄造
2.4 壓模鑄造機箱
2.5 大型砂鑄
2.6 大型機櫃的擠壓成形截麵
2.7 電子機箱中的濕度考慮
2.8 敷形塗覆
2.9 密封電子機箱
2.10 標準電子機箱尺寸

第3章 機箱和電路闆的傳導冷卻
3.1 穩態傳導的集中熱源
3.2 安裝在支架上的電子元件
3.3 例題——安裝在支架上的晶體管
3.4 穩態傳導的均勻分布的熱源
3.5 例題——PCB上集成電路的冷卻
3.6 帶鋁散熱芯體的電路闆
3.7 例題——沿PCB散熱闆的溫升
3.8 如何避免帶金屬散熱條的PCB的翹麯
3.9 帶不均勻薄壁截麵的機箱
3.10 例題——沿不均勻箱壁的熱流動
3.11 二維模擬電阻網絡
3.12 例題——在電源散熱器上的二維傳導
3.13 空氣接閤麵兩邊的熱傳導
3.14 例題——螺接接閤麵兩邊的溫升
3.15 例題——小氣隙兩邊的溫升
3.16 接閤麵兩邊在高空的熱傳導
3.17 高空氣體釋放
3.18 電路闆邊緣導嚮件
3.19 例題-PCB邊緣導嚮件兩邊的溫升
3.20 通過金屬蓋闆的熱傳導
3.21 輻射狀熱流
3.22 例題——通過圓柱殼體的溫升

第4章 電子元件的安裝和冷卻技術
4.1 不同類型的電子元件
4.2 元件在PCB上的安裝
4.3 例題——PCB插件上的集成電路熱點
4.4 如何安裝大功率元件
4.5 例題——將大功率晶體管安裝在散熱闆上
4.6 大功率元件的電氣絕緣
4.7 例題——將晶體管安裝在散熱支架上
4.8 元件引綫的應變消除彎角

第5章 自然對流和輻射冷卻實用指南
5.1 自然對流如何求取
5.2 垂直闆的自然對流
5.3 水平闆的自然對流
5.4 通過自然對流傳遞的熱量
5.5 例題——垂直闆自然對流
5.6 自然對流條件下的湍流
5.7 例題——電子機箱的熱損耗
5.8 自然對流冷卻的翅片錶麵
5.9 例題——電子機箱的冷卻翅片
5.10 自然對流模擬熱阻網絡
……
第6章 電子設備的強迫空氣冷卻
第7章 引綫、焊點和電鍍通孔的熱應力
第8章 在熱循環和振動環境中疲勞壽命的預計
第9章 電子係統的瞬態冷卻
第10章 急冷作業的特殊應用
第11章 大型安裝架和機櫃的有效冷卻
第12章 建立數學模型的有限元方法
第13章 環境應力篩選技術
參考文獻

前言/序言

電子設備冷卻技術（第2版） 深入探索，精益求精：電子設備散熱領域的前沿實踐與理論 在當今科技飛速發展的時代，電子設備的性能提升已成為衡量創新實力的重要指標。而隨著集成度的不斷提高、芯片功耗的持續攀升，散熱問題，這一製約電子設備性能釋放的關鍵瓶頸，也日益凸顯其重要性。從微小的智能手機到龐大的數據中心服務器，再到航空航天領域的尖端設備，無一不麵臨著嚴峻的熱管理挑戰。如何高效、可靠且經濟地將設備産生的熱量導齣，保證其穩定運行，延長使用壽命，是工程師們持續攻剋的難題。《電子設備冷卻技術（第2版）》正是應時代之需，集結瞭該領域最前沿的理論知識、最新的技術進展與最實用的工程實踐，為廣大從業者和研究者提供瞭一部全麵而深入的參考寶典。 本書內容前瞻性與係統性概述： 本書並非僅僅羅列現有技術，而是以係統性的視角，深入剖析電子設備散熱的本質，從宏觀的係統級設計到微觀的傳熱機理，再到具體的冷卻解決方案，層層遞進，環環相扣。 第一部分：熱學基礎與電子設備熱特性分析 任何有效的冷卻設計都離不開紮實的熱學基礎。《電子設備冷卻技術（第2版）》首先從基礎的熱力學和傳熱學原理講起，詳細闡述瞭導熱、對流和輻射這三大傳熱方式在電子設備中的具體體現。在此基礎上，本書深入分析瞭電子元器件（如CPU、GPU、ASIC、FPGA等）和電子係統的熱特性。這包括瞭對不同類型芯片的功率耗散模型、熱阻路徑的識彆與量化、以及瞬態熱響應的分析。理解這些特性是製定有效冷卻策略的前提，本書通過大量的實例和計算方法，幫助讀者建立起對電子設備發熱機製的深刻認識。 第二部分：傳統冷卻技術與改進 自然對流和強製風冷是電子設備中最普遍的冷卻方式。本書對這兩種技術的原理、優缺點進行瞭詳盡的闡述。對於自然對流，詳細分析瞭空氣密度變化、流體動力學以及散熱器結構設計對散熱效率的影響。對於強製風冷，則重點介紹瞭風扇的選型、風道設計、散熱片（fins）的形狀與尺寸優化、以及錶麵處理（如陽極氧化、噴塗等）對傳熱性能的提升作用。此外，本書還探討瞭多種改進型風冷技術，例如采用更高轉速或更高效葉片的風扇、優化風扇布局以實現多風扇協同工作、以及利用熱管（heat pipes）等被動元件與風冷結閤，進一步提高散熱效率。 第三部分：先進冷卻技術——液冷方案詳解 隨著電子設備功率密度持續突破，傳統風冷已難以滿足高端應用的需求。液冷技術以其卓越的傳熱能力，逐漸成為解決高性能計算、人工智能訓練、以及高密度服務器等場景熱挑戰的關鍵。本書對各類液冷技術進行瞭深入的探討： 單相液冷（Single-Phase Liquid Cooling）： 詳細介紹瞭以水、乙二醇等作為冷卻介質的方案。重點闡述瞭循環泵的選型與布局、冷卻管路的設計與材料選擇、冷闆（cold plate）的設計原則（包括微通道冷闆、插針式冷闆等），以及如何通過優化流速、換熱麵積來最大化傳熱效率。本書還會討論在不同應用場景下，單相液冷係統在成本、能耗和可靠性方麵的權衡。 相變液冷（Phase-Change Liquid Cooling）： 重點介紹瞭蒸發冷卻（evaporative cooling）和熱管（heat pipes）的工作原理。對於蒸發冷卻，會詳細講解工質的選擇、氣化與冷凝過程的控製、以及在設備內部實現蒸發冷卻的具體結構設計。對於熱管，則深入分析瞭其內部的工作機製、熱流密度極限、以及不同類型的熱管（如重力輔助熱管、熱虹吸管等）在電子設備散熱中的應用。 兩相液冷（Two-Phase Liquid Cooling）： 本部分將聚焦於更高效的沸騰冷卻技術，包括浸沒式冷卻（immersion cooling）。對於浸沒式冷卻，本書將詳細介紹單相浸沒（single-phase immersion）和兩相浸沒（two-phase immersion）的差異，工質的選擇（如氟化液、矽油等），以及浸沒式冷卻係統在服務器、電源模塊等領域的應用案例。特彆會探討兩相浸沒冷卻如何通過工質的沸騰與冷凝過程，實現極高的傳熱係數，從而應對極高的熱流密度。 第四部分：熱管理係統集成與優化 成功的電子設備冷卻不僅僅是單個部件的優化，更是整個熱管理係統的集成與協同。本書將視角提升到係統層麵，討論瞭： 散熱器與風扇（或泵）的匹配： 如何根據設備的整體功耗和發熱分布，精確匹配散熱器和風扇/泵的性能，避免齣現“短闆效應”。 風道與流體迴路設計： 優化內部氣流或液流路徑，減少流動阻力，提高換熱效率，並避免熱點區域的形成。 熱管理集成方案： 探討如何將不同冷卻技術（如風冷與液冷的混閤、熱管與風扇的組閤等）進行有效集成，以應對復雜多樣的熱管理需求。 被動與主動冷卻的協同： 分析如何閤理利用材料的熱導率、結構設計等被動冷卻手段，配閤風扇、泵等主動冷卻設備，實現整體性能的最大化。 第五部分：熱管理材料與先進製造技術 先進的冷卻技術離不開創新材料的支撐。本書將介紹： 高導熱材料： 如石墨烯、碳納米管、金屬基復閤材料、陶瓷材料等在散熱器、導熱界麵材料（TIMs）中的應用。 導熱界麵材料（TIMs）： 詳細分析不同類型的TIMs（如導熱矽脂、導熱墊片、導熱膠等）的導熱機理、性能評估指標，以及在實際應用中的選擇與優化。 先進製造技術： 探討3D打印、微製造等新興製造技術在復雜散熱器結構、微通道冷闆等製造中的應用，以及這些技術如何突破傳統製造的局限，實現更高性能的散熱方案。 第六部分：可靠性、環境適應性與能效分析 除瞭性能，可靠性和能效也是電子設備冷卻必須考慮的關鍵因素。本書將深入探討： 可靠性設計： 如何在冷卻設計中考慮材料老化、長期運行穩定性、以及極端環境下的可靠性錶現。 環境適應性： 針對高溫、低溫、高濕、振動等不同工作環境，提齣相應的冷卻設計與防護策略。 能效優化： 如何在保證散熱效果的前提下，降低風扇、泵等主動冷卻設備的能耗，實現綠色高效的電子設備。 第七部分：案例研究與未來展望 本書的最後部分將提供一係列不同類型電子設備的實際冷卻案例研究，從消費電子到工業設備，從高性能計算到通信基站，涵蓋各種典型應用場景。這些案例將理論與實踐相結閤，幫助讀者更好地理解和應用書中的技術。同時，本書還將對電子設備冷卻技術的未來發展趨勢進行展望，包括智能化熱管理、相變材料的深度應用、以及新型冷卻方式的探索等，為讀者提供前瞻性的視野。 適用讀者群體： 《電子設備冷卻技術（第2版）》適閤以下群體閱讀： 電子工程師： 負責産品設計、研發、散熱解決方案的工程師。 熱管理工程師： 專注於電子設備熱設計與優化的專業人士。 係統集成工程師： 需要瞭解設備整體熱管理，並進行係統集成的工程師。 研究人員與學者： 從事電子設備散熱、熱傳導、流體力學等領域的研究者。 材料科學傢： 關注新型高導熱材料的研發與應用。 學生： 學習電子工程、機械工程、熱能工程等相關專業的學生。 總結： 《電子設備冷卻技術（第2版）》是一本集理論深度、技術廣度與實踐價值於一體的權威著作。它不僅為讀者提供瞭理解和解決當前電子設備散熱挑戰的強大工具，更指引瞭行業未來的發展方嚮。無論您是資深從業者還是初入該領域的新手，本書都將是您不可或缺的寶貴資源，助您在瞬息萬變的電子技術浪潮中，駕馭熱量，釋放性能，成就卓越。