4 熱設計的流程與職責
4.1 熱設計的目標

4.1.1 熱設計目標本質上是為了保證產品在規定溫度條件下正常工作并達到產品的可靠
性目標，從而對產品各部分溫升的限制性要求。熱設計目標是可靠性目標的一部份。
4.1.2 熱設計的目標要綜合考慮以下（但不限于）需求，在成本和技術手段許可的條件下
實現盡可能低的溫升要求：
1） 用戶的要求；
2） 國際和國內標準的要求；
3） 產品的可靠性目標；
4） 國內外先進企業的熱設計水平；
5） 成本和技術條件的限制；
4.1.3 熱設計目標由一系列的工作條件和溫升限制組成，包括（但不限于）以下內容：
1） 產品的工作溫度范圍；
2） 產品各單板或部件的最大熱耗，必要時說明到器件；
3） 產品各單板或部件的最高溫升；
4） 產品各單板、部件上大功耗器件、關鍵器件和熱敏感器件的最高溫升；
5） 產品系統溫升；
4.1.4 產品熱設計目標由產品系統工程師或可靠性工程師制定，在《研制規范》中規定。
4.2 熱設計的方案
4.2.1 熱設計方案是為了實現熱設計目標而采用的技術路徑和方法。
4.2.2 熱設計方案確定產品采用的散熱技術和方法，并論證其可行性。
4.2.3 熱設計方案由熱設計工程師或結構工程師制訂，經系統工程師或可靠性工程師同
意，在《總體方案》或《結構設計方案》中闡述。
4.3 熱設計的實施
4.3.1 熱設計的實施是指為實現熱設計方案而進行的具體設計工作，包括但不限于：
1） 單板上的熱布局設計；
2） 風扇的設計或選用；
3） 風道的設計；
4） 散熱器的設計或選用；
5） 導熱材料或隔熱材料的選用；
6） 空調或熱交換器的選用；
4.3.2 在產品詳細設計階段實施熱設計；
4.3.3 熱設計的實施由產品結構設計工程師或熱設計工程師負責；
4.3.4 熱設計的結果應取得該產品相關的系統工程師、設計工程師和可靠性工程師的同
意。如有爭議，由項目負責人協調解決。
4.4 熱仿真
4.4.1 在產品方案階段，應該對產品熱設計方案進行熱仿真；
4.4.2 熱仿真由產品熱設計工程師或結構工程師負責；
4.4.3 熱仿真的結果應說明熱設計方案是否滿足熱設計目標；
4.4.4 仿真結果如不符合熱設計目標，應修改設計方案，使之符合；
4.4.5 仿真結果與熱設計目標不符或對仿真結果有懷疑時，可以進行熱模擬試驗，并以試
驗結果為準；
4.4.6 熱仿真至少做到單板級。
4.4.7 熱仿真可以抽樣進行。如果熱環境較差和器件熱敏感度較高的單板或部件通過了熱
仿真，其它單板或部件可以免做熱仿真；
4.5 熱測試
4.5.1 在中試轉產階段必須對產品進行熱測試；
4.5.2 熱測試是中試轉產試驗的一部份，由事業部中試部負責完成；
4.5.3 熱測試的方法應符合本標準“7 熱測試的方法和原則”的要求；
4.5.4 熱測試的判據符合本標準“8 產品熱設計的通過準則”的要求；
4.5.5 熱測試應判定產品是否符合熱設計目標的要求；
4.5.6 熱測試如不通過，應經3 名以上專家評審，采取以下措施：
1）更改產品熱設計；
2）調整熱設計目標；
3）制訂整改計劃；
4.6 熱設計的評審
4.6.1 熱設計評審是設計評審的一部份；
4.6.2 在產品方案評審階段應評審產品的熱設計目標、熱仿真結果和熱設計方案是否符合
本標準的要求；
4.6.3 在成果鑒定階段應評審產品熱測試結果是否滿足熱設計目標的要求；
4.6.4 評審如不通過，不能進入下階段工作；
4.7 熱設計的技術平臺
康訊結構系統部負責熱設計標準的制訂，散熱技術的研究、試驗和推廣，熱設計、熱仿
真及熱測試的技術支持；
5 熱設計要求
5.1 系統熱應力要求
5.1.1 安全性要求
5.1.1.1 可觸及表面溫升要求
對系統熱設計，首先要保證可觸及表面的溫升滿足安全性的要求。參見GB4943-2001 信
息技術設備的安全。溫升的限值如表1 所示：
表中列出的溫升值是指25℃時的溫升。如果產品允許的工作環境溫度最高為T，那么實
際允許的溫升值為表中對應值減去T-25。

5.1.1.3 對開孔的要求
當熱設計需要開孔時，應滿足相關安規和EMC 的要求。
5.1.2 設備溫升的要求
設備的系統溫升指出風口平均溫度與環境溫度之差；設備的局部環境溫升是指設備內部局部環境溫度與環境溫度之差。
1 對戶內型產品而言，當設備工作在允許的最高環境溫度時，系統局部環境溫度不超過65℃；
2 對戶外型產品而言，當設備工作在允許的最高環境溫度時，系統局部環境溫度不超過75℃；
3 對戶內型產品，如果采用直通風道，系統溫升宜在8℃～15℃；如果采用單獨風道（臺式機箱或者插箱），系統溫升宜在5℃～10℃。當系統熱耗分布均勻時，系統溫升可取較大的值；當系統熱耗分布不均勻時，系統溫升取較小值，以保證局部環境溫度滿足使用要求；
4 對戶外型產品，如果有避免太陽直射、其它熱源輻射等的防護措施，系統溫升宜在15℃～20℃；當產品無法避免太陽直射或其它熱源輻射時，因其外表面溫度將升高，系統溫升宜在5℃～10℃。
上述要求均是針對產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 熱設計的最終目的是確保電子設備中器件的工作溫度低于其最大的許可結溫或者環境溫度。器件的最大許可溫度可根據可靠性要求及分配給每一元器件的失效率確定。公司降額設計標準中對器件最大許可溫度進行了限制，見附錄A。
5.1.3.2 公司推薦使用II 級降額。熱設計應能使器件滿足溫度II 級降額的設計要求。當采用強制風冷，一個風機發生損壞時，應盡量保證器件可滿足III 級降額設計的要求。最低限度也應保證器件的使用環境溫度不能高于額定環境溫度，器件的結溫不能超過0.9Tjmax。以確保系統的可靠運行。
5.1.3.3 在條件許可的情況下，應盡量降低器件的溫度。
5.1.3.4 結溫的計算
最大允許結溫是指系統處于散熱最惡劣的配置、運行于允許的最高環境溫度時的結溫。
在實際使用中，我們通常測量的是器件的殼溫，殼溫和結溫的轉換關系為：
j case jc T = T + P ?θ （1）去掉標號，居中
其中Tj 為結溫，Tcase 為殼溫，P 為通過器件表面散掉的熱耗， jc θ
為結殼熱阻。
5.2 熱設計通用要求
  要清楚了解設備的工作環境要求，包括環境溫度的變化范圍、太陽或周圍其它物體的輻射情況等，系統散熱方案應該符合產品的工作環境要求；
  熱設計應與其它設計（電氣設計，結構設計，可靠性設計等）同時進行，當出現矛盾時，應進行權衡分析，折衷解決。不得損害電氣性能，并符合可靠性要求，使設備的壽命周期費用降至最低；
 熱設計首先應控制自身發熱，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；?? 要保證冷卻系統結構簡單、工作可靠及費用較低。一個重要的原則是：力爭用成熟的工藝、成熟的技術，設計出高可靠性的產品；
 系統中各單板的發熱量應均勻分布，單板上器件的發熱量也應均勻分布；
 散熱設計應經過至少兩個以上方案的優選；
  要提高冷卻系統的可維修性。對冷卻系統進行維修時，應具有良好的安全性和可達性；
防塵裝置和風扇要便于快速拆卸、清洗和更換，且防塵裝置上必須有提醒用戶清洗的標志；最好將每個風機做成一個單獨的插箱，以便更換、維修壞了的風機時，不影響系統的散熱；
  冷卻風機的型號、數量應根據其合理的工作點選取；
  應考慮散熱設備產生電磁干擾對產品工作性能的影響；
  風機應考慮降噪措施，大尺寸高噪聲的風機應采用轉速控制，應使設備的噪聲滿足相應標準的要求；
  散熱設備的失效應可檢測和告警。設備內應有過熱保護裝置來防止散熱設備失效后可能引起的危險；
 為避免材料老化等原因導致系統散熱惡化，在進行熱設計時應考慮冗余設計；
 戶外設備應考慮低溫啟動問題；
  元器件的布置按其允許溫度進行分類，允許溫度較高的元器件放在允許溫度較低的元器件下游；熱敏感器件應遠離熱氣流通道、電源和其他大功耗的元件，以保證其局部環境溫度較低；發熱量大的器件應布置在風道的末端，以避免對其它器件的散熱產生影響，必要時可考慮進行熱隔離；
?? 垂直放置的自然散熱的印制板，元器件的安裝應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,提高散熱效果；
子系統的熱設計要和整個系統的熱設計一起考慮。例如，電源整流器的熱設計要考慮到電源系統的熱設計、傳輸子架的熱設計要考慮到整個機柜的熱設計等，反之亦然。

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