热备的发热总是难以预测，因为除了热能在固体中移动的“热传导”之外，伴随空气流动产生的“热对流”、通过电磁波传输的“热辐射”也会同时发生，所以无法轻易地全面把握。就此，Thermal Design Laboratory公司的代表董事国峰尚树做出了讲解。

    热设计的重要性越来越重要。

    回顾这一年的咨询内容，脑海中浮现出的是“4K”、“EV（电动汽车）”、“SiC”、“NAND闪存”等关键词。使用“4K”影像的设备因为要进行高精细的图像处理，所以处理负荷高，发热量也随之增大。出于这个原因，电视机、智能手机、数码相机对热设计提出了更严格的要求。实现充分散热，有助于产品形成差异化。热设计的优劣将会左右产品的特色。

    “EV”方面，无论是纯电动车还是混合动力车，发热密度都在增大。这是因为，为了提高燃效、延长续航里程，功率控制单元（PCU）、电机和电池都在向小型化和轻量化发展。而且，智能汽车需要的信息处理设备，要在比其他消费类产品更为恶劣的环境下使用，因此散热至关重要。

    “SiC”虽然目前大多只是在局部使用，但要冷却发热密度大的小型芯片，就必须优化从热源到外部空气的散热路径。

    热设计也要采取新的举措吧。

    是的。在这样的市场环境下，热量相关技术课题越来越多。与过去不同，“因为热而不工作”的问题也在增多。由于制造工艺的微细化程度提高，漏电流增大，因而陷入了“冷却能力稍有不足 → 温度略微升高 → 漏电流增加 → 发热量增加 → 温度继续升高”的螺旋。这种现象可以称作“失败的放大”，也使过去不怎么重视热量的电路设计者，重新意识到了热量的可怕。

    过去，“冷却能力足以处理最大发热量的散热设计”比较普遍，但采用这样的设计，设备的外形尺寸太大，无法满足市场要求。因此要优先发展小型化。这样一来，设备就无法具备能够处理最大发热量的冷却能力，需要严格规定使用方式，在设备温度升高后降低处理性能（降低画面亮度等）。现在需要的是“以怎样的使用方式，能够使用多久”的动态热设计。

    而且，为了尽可能实现均热化、平均化，人们还在广泛研究热管、均热腔等冷却器件，以及蓄热材料（PCM）、小型强制空冷（微型风扇）。

    要想满足今后的市场要求，热设计方面必需的是什么？

    一直以来，热设计就由放出热量的“电路设计”和进行冷却的“机械设计”两方面。利用空气散热的设备（以风扇、散热器等冷却器件为中心设计冷却系统的设备）可以采用这种设计结构。

    然而，对于最近这些通过改进电路板的配置和布线、机壳接触等，不使用冷却器件给电路板和机壳降温的设备，设计时就必须在电路板和机壳中嵌入散热路径。因此，参与产品设计的所有人员，都要具备一定的散热知识，必须拥有（培养）从部件、电路到机壳，贯穿整体进行散热设计的人才。

    除了负责散热措施和检测的设计人员、仿真技术人员之外，品质保证部门、产品评价部门等在开发阶段实施产品验证和评价的人员也应该了解一些散热知识。评价实机的人员，应掌握高精度的温度检测方法、冷却器件和材料的评价方法，参与仿真和设计验证的人员，应该掌握分析建模技能等。

    为了打破现状，很多企业都在利用热流体仿真。但经常会听到“分析与实测结果不符”的声音。

    提高分析精度，不仅需要提高输入数据的精度，还需要控制结果，即温度检测的误差。从这一角度出发，实施温度检测、接触热阻检测、风扇特性检测等。

    要想活用仿真，掌握实机的特性非常重要。当然，积累仿真的运用技术（模型化和网格划分）也很重要。

    来源：技术在线