《电子设备冷却技术(第2版)》由戴夫·S.斯坦伯格所著。应用广泛的电子设备的功率密度越来越大，而其体积却越来越小。因此，努力降低设备中元器件的工作温度以及各种元件结合部位的温度，一直是提高产品可靠性设计工作的重点。《电子设备冷却技术(第2版)》阐述了高温和温度循环对电子设备元件与电路板和机箱的力、应力及疲劳寿命的影响。其内容包括电子设备机箱结构和电路板的冷却设计、元器件安装和冷却、强迫空气冷却、焊点和电镀通孔的热应力分析、热循环环境的疲劳寿命预计、电子系统瞬态冷却计算、热管和液体冷却系统、大型安装架和机柜的有效冷却，以及有限元数学分析方法的应用。
《电子设备冷却技术(第2版)》内容深入浅出，点面结合，其设计方法的基本应用范例较多，工程实用性很强，是一本既可作为高等院校的教学参考书，又可供广大工程技术人员设计参考的工具书。
作者：（美国）戴夫·S.斯坦伯格（Dave S.Steinberg） 译者：李明锁 丁其伯
符号表
第1章冷却要求的评价
1.1 热源
1.2热传输
1.3稳态热传递
1.4瞬态热传递
1.5 飞机、导弹、卫星和航天飞机用电子设备
1.6船舶和潜艇用电子设备
1.7通信系统和地面保障系统用电子设备
1.8 个人计算机、微型计算机和微处理器
1.9 电子设备冷却规范
1.10功耗的规定
1.11尺寸单位和换算系数
第2章电子机架的设计
2.1成形板金属电子组件
2.2带整体式冷板的浸焊机箱
2.3 带冷却翅片的石膏模和熔模铸造
2.4压模铸造机箱
2.5大型砂铸
2.6大型机柜的挤压成形截面
2.7 电子机箱中的湿度考虑
2.8敷形涂覆
2.9密封电子机箱
2.10标准电子机箱尺寸
第3章机箱和电路板的传导冷却
3.1稳态传导的集中热源
3.2安装在支架上的电子元件
3.3例题——安装在支架上的晶体管
3.4稳态传导的均匀分布的热源
3.5例题——PCB上集成电路的冷却
3.6带铝散热芯体的电路板
3.7例题——沿PCB散热板的温升
3.8如何避免带金属散热条的PCB的翘曲
3.9 带不均匀薄壁截面的机箱
3.10例题——沿不均匀箱壁的热流动
3.11 二维模拟电阻网络
3.12例题——在电源散热器上的二维传导
3.13 空气接合面两边的热传导
3.14例题——螺接接合面两边的温升
3.15例题——小气隙两边的温升
3.16接合面两边在高空的热传导
3.17高空气体释放
3.18电路板边缘导向件
3.19例题——PCB边缘导向件两边的温升
3.20通过金属盖板的热传导
3.21辐射状热流
3.22例题——通过圆柱壳体的温升
第4章电子元件的安装和冷却技术
4.1 不同类型的电子元件
4.2元件在PCB上的安装
4.3例题——PCB插件上的集成电路热点
4.4如何安装大功率元件
4.5例题——将大功率晶体管安装在散热板上
4.6大功率元件的电气绝缘
4.7例题——将晶体管安装在散热支架上
4.8元件引线的应变消除弯角
第5章自然对流和辐射冷却实用指南
5.1 自然对流如何求取
5.2垂直板的自然对流
5.3水平板的自然对流
5.4通过自然对流传递的热量
5.5例题——垂直板自然对流
5.6 自然对流条件下的湍流
5.7例题——电子机箱的热损耗
5.8 自然对流冷却的翅片表面
5.9例题——电子机箱的冷却翅片
5.10 自然对流模拟热阻网络
5.11 PCB的自然对流冷却
5.12 密封气室的自然对流系数
5.13例题——贴近箱壁的PCB
5.14 自然对流的高空效应
5.15例题——PCB在高空的冷却
5.16 电子设备的辐射冷却
5.17辐射视角因数
5.18例题——混合电路的辐射热传递
5.19例题——双场效应晶体管开关的连接温度
5.20太空的辐射热传递
5.21 太空中a／e对温度的影响
5.22例题——电子机箱在太空的温度
5.23 简化的辐射热传递方程
5.24例题——电子机箱的辐射热损失
5.25对流和辐射热传递的综合
5.26例题——飞机座舱内的电子机箱
5.27可靠性预计用的等效环境温度
5.28例题——RC07电阻器的等效环境温度
5.29外表面有效辐射强度的增强
第6章电子设备的强迫空气冷却
6.1 强迫冷却方法
6.2风扇冷却气流的方向
6.3静压和速压
6.4用速位差表示的损失
6.5例题——风扇入口的气流损失
6.6 电子机箱气流流阻曲线的建立
6.7例题——风扇冷却的电子机箱
6.8 空·心PCB
6.9电子设备的空气冷却风扇
6.10空气过滤网
6.11断路开关
6.12静压损失表图
6.13高空条件
6.14例题——在30000ft高空的风扇冷却机箱
6.15其他的对流系数
6.16例题——T0—5晶体管的冷却
6.17 外部气源的调节冷却空气
6.18例题——冷却气流曲线的绘制
6.19不同高度条件下的静压损失
6.20例题——在65000ft高空的静压降
6.21 不同高度条件下的总压降
6.22例题——通过电子机箱的总压损失
6.23翅片冷板和热交换器
6.24 多翅片热交换器中的压力损失
6.25 翅片效率因子
6.26例题——带翅片热交换器空心PCB
6.27不希望有的气流反向
6.28迎面吹风冷却
6.29例题——大功率机柜的迎面吹风冷却
6.30 高度对热交换器性能的影响
6.31 例题——不同高度和功率条件的热交换器温度
第7章引线、焊点和电镀通孔的热应力
7.1 引言
7.2航空电子完整性大纲
7.3电子设备的热胀系数
7.4例题——表面安装变压器引线和焊点中的热循环应力
7.5 热膨胀力和热膨胀应力的化简
7.6通孔安装的X—Y热膨胀应力
7.7例题——通孔安装电阻的热应力
7.8 小型轴向引线元件的通孔安装
7.9例题——小型玻璃二极管中诱发的轴向力
7.10 PCB抗弯刚度对引线应力的影响
7.11 例题——如何减小PCB弯曲产生的引线力
7.12 Z轴膨胀对电镀通孔可靠性的影响
7.13例题——铜电镀通孔中的热膨胀应力
7.14芯片载体的表面安装技术
7.15例题——表面安装陶瓷芯片载体中的焊点应力
7.16芯片载体引线中的弯曲应力
7.17热膨胀引起的DIP引线的短路效应
7.18 2轴热膨胀对元件引线和通孔安装元件焊点的影响
7.19例题——在PCB上的通孔安装变压器
7.20焊点剪切应力的减小
第8章在热循环和振动环境中疲劳寿命的预计
8.1疲劳的产生
8.2焊接的物理特性
8.3缓慢的循环疲劳和快速的循环疲劳
8.4热循环疲劳寿命的估算
8.5例题——表面安装变压器焊点的疲劳寿命
8.6 引线和焊点中的振动疲劳
8.7 PCB的谐振频率
8.8例题——PCB插板的谐振频率
8.9希望的正弦振动的PCB谐振频率
8.10例题——希望的正弦振动的PCB的谐振频率
8.11 随机振动疲劳寿命
8.12例题——希望的随机振动的PCB谐振频率
8.13 米勒累积损伤疲劳比
8.14例题——在几种不同的热循环环境中累积的损伤
8.15在综合环境中工作的电子系统
8.16例题——在振动和热循环环境中累积的疲劳
8.17 电源元件
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
8.19在低温下振动和热循环的叠加
8.20表面安装LCCC器件的热循环疲劳寿命
8.21 例题——热循环的LCCC焊点疲劳
第9章电子系统的瞬态冷却
9.1 简单的绝热系统
9.2例题——变压器的瞬变温升
9.3热容量
9.4时间常数
9.5加热循环瞬变温升
9.6例题——散热器上的晶体管
9.7 不同时间常数的温升
9.8例题——晶体管达到其稳定温度95％所需的时间
9.9冷却周期瞬变温度变化
9.10例题——晶体管和散热器冷却
9.11 温度循环试验的瞬态分析
9.12例题——温度循环试验中的电子机箱
9.13例题——降低过热点温度的方法
9.14例题——对PCB上放大器的瞬态分析
第10章急冷作业的特殊应用
10.1新技术——要注意的方法
……
第11章大型安装架和机柜的有效冷却
第12章建立数学模型的有限元方法
第13章环境应力筛选技术
参考文献
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双面Mylar胶带用于将元件固定在PCB上使其工作良好。但是，清洗溶剂通常用于清除溶解有Mylar黏结剂的层压板上的焊剂，并将它们洗掉。至少有一半黏结剂可以用清洗剂清除掉。应对使用双面Mylar胶带黏结的元件进行推压试验，以证实它们大多数不能被清洗掉。在垂直方向（垂直于PCB），验收所要求的最小推压力至少应为15psi。这就意味着尺寸为1 in×1 in的元件应能经受151bf的垂直于PCB板面直接垂直推力。
优质的电镀通孔应用于装在通过传导冷却的PCB板上的高功耗元件本体的下面。电镀通孔是一个导热性能优良的很小的圆筒环。在许多情况下，它可以使通过PCB层压板的热阻降低多达25％。较低的热阻就意味着较低的元件壳体温度。
低功耗元件可能并不需要任何类型的将元件固定到PCB上的黏结剂。如果气隙的高度可以控制在0.005in以下，在元件下面利用气隙也许是可能的。表4—2中的试验数据表明，在海平面条件下，0.005in（包括0.008in厚的环氧玻璃纤维层压板）厚的气隙两边的热阻是60℃／W。
当尺寸为1／4in×1／4in的集成电路的功耗只有0.10W时，0.005in（以及0.008in厚的层压板）的气隙之间的温升将只有6℃左右。如果这是可以接受的，也许可以明显节省制造这些PCB的费用。
对于高空或太空应用场合，不能采用元件下有气隙的PCB。在真空中气隙两边不存在热传导。
4.3 例题——PCB插件上的集成电路热点
因为系统必须在100000ft（30480m）的高度上工作，带有许多插入式PCB的电子机架被螺接到液冷冷板上。因为自然对流在高空急剧地降低，只有传导冷却才是可靠的冷却方法。另外，在同一个设备舱，还有其他热的电子机箱会削弱有效的辐射冷却。PCB上装有许多扁平封装集成电路。这些电路将均匀布放，每块电路板的总功耗为8W，如图4—3所示。元件装在中间有铝热沉芯的PCB的两边。最大允许元件壳体温度为212°F（100℃）。确定拟定的设计是令人满意的。
解：通过计算沿各分段元件到液冷冷板热沉的热流通道的温升，可以确定扁平封装集成电路的热点壳体温度。热液通道分为如下5个独立的分段：
△t1=从集成电路（IC）外壳通过0.008in（0.020cm）厚的PCB层压板，再加上IC壳体下0.005in（0.013cm）厚的气隙的温升；
△t2=从电路板上铝热沉芯的中心通过边缘导向件到热沉之间的温升；
△t3=在100000ft高度上，从热沉芯到机架侧壁的板边导向件（包括从导向件到壁板的层压接合面）之间的温升；
△t4=沿机架侧壁降温的板边导向件到机架底部的温升；
△t5=在100000ft高度上，从机架底部到液冷冷板的螺接接合面之间的温升。
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