关键词：电子设备；热设计；研究
引言
在电子设备的运行过程中，通常情况下，热损失都是以一种热能消散的形式进行表现的，而每一种有电阻的电子元件从根本属性上来看都是内部热源。当电子设备在实际的操作和运行时，因为在很大程度上损失掉功率，由此使器件本身在温度方面有急剧的上升，在这种情况下，加之电子设备周围环境和温度对其内部温度也会有十分显著的影响，对于整体电子器件的安全性，可靠性都会有很大程度的影响。当前微电子技术进一步发展，使得电子设备热设计被高度关注，结合具体情况采取更科学合理的热设计，这是确保电子设备安全稳定的重要方法。据此，下面主要针对相关内容进行简要分析。
1 电子设备热设计概述
大多数时候我们所称之为的热设计主要指的是将设备输出的热量能够在最大程度上降低，使散热效果得到显著提升，确保设备内部有害热量能够切实有效的排出，以此有效获取更科学合理的工作温度，确保其在安全性可靠性的限值范围内，以此使设备能够正常平稳的运行，实现应有的效益。针对电子设备的热设计流程来看，主要涉及三个层次，分别是系统级的热设计，封装级的热设计以及组件级的热设计。
2 电子设备热设计中的相关冷却方式
从整体上来看，在电子设备热设计中所包含的冷却方式主要分成两种形式，分别是自然冷却散热和强制冷却散热。从实际出发，结合客观的情况选择与之相对应的冷却方式，这是热设计中至关重要的组成部分，冷却方式在选择的过程中，在很大程度上受到相关因素的直接影响，例如，电子设备的总发热量、电子设备的允许热量等相关因素。
2.1 自然冷却
这种方式主要是通过社会中相关元器件间的空隙，以及机壳的热传导等相关方面来充分实现，这种方法更有效的应用在中小功率设备中。自然对流更多的时候是依靠流体的密度变化，在这样的情况下，需要的驱动力并不是很大，所以在流动路径中特别容易受到阻力的影响，使流体的流量和冷却速率严重降低，因此在相对来说比较通畅的情况下，采取自然对流的方式进行相对应的冷却，是十分有效的，因此通常情况下，电子设备都采取这种比较有效的冷却方式。在应用过程中，热辐射是利用真空或者吸收作用相当小的气体进行传播，如果电子设备内部有比较大的温差，在这样的情况下可以通过热辐射的形式进行有效传达。
2.2 强制冷却
这里主要包括两种方式，分别是空气冷却和液体冷却，在具体的应用过程中，大多数电子设备的强制冷却都是通过对流风这种比较典型的冷却方式。基于此种情况，主要是由于空气强制对流所形成的冷却的换热量要比自然对流和辐射强烈的多，空气的强迫对流冷却技术比自然冷却有更显著的应用优势，可以进一步有效降低电子设备冷却系统的体积，与此同时，使其具备更高的元器件密度和热点温度。从整体上来看，当前的液冷技术在发展的过程中，主要是朝着两个不同的方向来有效推进。第一种是结合具体情况更有效的处理机器所释放的热量，通过这种方法能够充分确保器件温度和器件温差维持在可以接受的水平之内。另外一种是能够充分确保电路和器件在一种比较低的温度状态下，这样能够在更大程度上提升器件开关速度和降低金属布线电阻，从而使电子设备的整体质量和性能得到极大提升。随着科学技术的进一步发展，一种全新的领域，也就是超低温冷却技术应孕而生，它能够在特定的条件下使电子设备的性能和功用得到更显著的提升，呈现出更大的应用优势。固体的熔化冷却也十分普遍，主要是有效应用相对应的材料当做冷却手段，材料熔化过程中不会升高温度，吸收的热量会转化成为材料的融化热，通过此种方法能够充分体现出冷却发热电子部件的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该冷却方式原理相对来说更为简单，而且能够在更大程度上降低能耗，节能环保。这种方式的缺点体现在，通常情况下它的冷却能力在吸热材料的热容量限制范围内，该方法更有效应用于处在脉冲工作状态下的电子器件设备。选择相变材料的过程中要着重针对材料的融化点进行有效分析，其数值要和发热部件的正常工作温度保持一致。
2.3 其他冷却技术
2.3.1 热管技术
热管是一种比较典型的密封结构的空心管，热管的内部如果有蒸汽的时候会传递大量热量的液体以及冷凝时将液体带回起点的吸液芯。在全过程中，都可以在无机械运动无外部动力的情况下进行有效完成，设计相对来说更为简单方便，所传递的热量效果要显著提升，因此该技术也得到越来越广泛的应用。
2.3.2 热电制冷技术
在电子设备的运行过程中采取热电制冷技术当做冷却措施，在设计的过程中要着重关注，要结合实际情况设置一个电子器件需要的冷面、并提供一个比环境高的热表面，与此同时，在这个过程中要设置一个从冷面至热面泵出热量的制冷系统。
3 计算机辅助热设计
当前，随着计算机技术的进一步发展和推进，相关方面的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）等日益成熟和完善，在各类产品的开发，设计和研制过程中，都能够得到有效应用，并呈现出十分显著的应用优势。计算机辅助工程可以使产品的开发和研究周期进一步缩短，在更大程度上提升产品的质量性能和竞争力。当前，在电子行业的发展过程中，计算机辅助技术日益成熟和完善，有多种类型的计算机辅助设计软件不断出现，而且得到深入的应用，使电子行业实现创新式的发展。
4电子设备热设计的应用现状
热设计是电子设备中一种至关重要的组成部分，我国的电子设备热设计领域主要是通过计算流体动力学（CFD）方法来有效实施的，国外在热分析软件的应用和开发方面比较成熟完善，在工业应用过程中，呈现具有巨大的应用效益。我国在相关方面的设计和研发应用等方面也有了大踏步的发展，结合具体情况开发和设计了多种类型的性能更强的热分析软件。要想确保热分析软件能够逐步呈现出商业化应用优势，并得到更广泛的应用，要具备以下三个方面的要求，分别是： （1）其功能要更加安全可靠，可以在更大程度上有效解决热分析过程中可能遇到的相关问题；（2）软件在应用的过程中要更简单方便，容易操作； （3）具备十分显著的解决突发问题和修理异常情况的能力。
5电子设备热设计的发展方向
从根本上来讲，电子设备热设计是一项十分复杂的系统性工程，在具体的应用和发展过程中，要解决很多方面的问题，电子设备的计算机辅助热设计还需要进一步优化和完善，使其呈现出更明显的应用优势，并且和电路板结构设计充分融合，实现更有效的发展。电子设备热设计越来越呈现出智能化，微型化的发展趋势，电子设备的热设计也要从微尺度换热的层面进行有效考虑，使其进行更有效的热传递。与此同时，液体冷却和热管等技术也要进一步发展和完善，使其在电子设备中得到有效应用，这也是未来电子设备热设计的主要发展趋势。
结束语
通过上文的分析，我们能够看出，随着电子行业的进一步发展和完善，电子设备的体积越来越小，趋向于智能化，微型化发展，然而在十分有限的体积范围内，电子设备的功耗进一步增长，热流密度持续上升，由此导致电子设备的温度大幅度升高，很容易造成电子设备故障不断显现。由此就需要结合具体情况，做好电子设备的热设计。在热设计的过程中，需要着重结合和把握相关专业领域方面的发展趋势，以此促进电子热设备热设计领域能更好地与未来接轨。
参考文献：
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论文作者:吴玺
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷20期
论文发表时间:2019/12/2
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