Quản lý nhiệt trong điện tử: Tầm quan trọng và cơ chế truyền nhiệt

Khám phá nguyên lý truyền nhiệt, các phương pháp và ứng dụng trong kỹ thuật. Tìm hiểu cách nhiệt ảnh hưởng đến môi trường và công nghệ.

Trường đại học

San Jose State University

Chuyên ngành

Mechanical Engineering

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Essay

2010

526
2
0

Phí lưu trữ

135 Point

Mục lục chi tiết

Preface

About the Author

1. Semiconductor Technology Trends

1.1. Temperature-Dependent Failures

1.1.1. Temperature-Dependent Mechanical Failures

1.1.2. Temperature-Dependent Corrosion Failures

1.1.3. Temperature-Dependent Electrical Failures

1.2. Importance of Heat Transfer in Electronics

1.3. Thermal Design Process

2. Energy, Energy Transfer, and Heat Transfer

2.1. Energy and Work

2.2. Macroscopic and Microscopic Energies

2.3. Energy Transfer and Heat Transfer

2.4. Equation of State

3. Principle of Conservation of Energy

3.1. First Law of Thermodynamics

3.2. Energy Balance for a Control Mass

3.3. Energy Balance for a Control Volume

4. Heat Transfer Mechanisms

4.1. Conduction Heat Transfer

4.2. Convection Heat Transfer

4.2.1. Simplified Correlations for Convection Heat Transfer in Air

4.3. Radiation Heat Transfer

5. Thermal Resistance Network

5.1. Thermal Resistance Concept

5.2. Series Thermal Layers

5.3. Parallel Thermal Layers

5.4. General Resistance Network

5.5. Thermal Contact Resistance

5.6. Thermal Interface Materials

5.7. Spreading Thermal Resistance

5.8. Thermal Resistance of Printed Circuit Boards (PCBs)

6. Thermal Specification of Microelectronic Packages

6.1. Importance of Packaging

6.2. Thermal Specifications of Microelectronic Packages

6.2.1. Junction-to-Air Thermal Resistance

6.2.2. Junction-to-Case and Junction-to-Board Thermal Resistances

6.2.3. Package Thermal Characterization Parameters

6.2.4. Package Thermal Resistance Network

6.2.5. Parameters Affecting Thermal Characteristics of a Package

6.3. Device Power Dissipation

6.4. Board Size and Thermal Conductivity

7. Fins and Heat Sinks

7.1. Infinitely Long Fin

7.2. Adiabatic Fin Tip

7.3. Convection and Radiation from Fin Tip

7.4. Constant Temperature Fin Tip

7.5. Fin Thermal Resistance, Effectiveness, and Efficiency

7.6. Fins with Variable Cross Sections

7.7. Heat Sink Thermal Resistance, Effectiveness, and Efficiency

7.8. Heat Sink Manufacturing Processes

8. Problems

9. Heat Conduction Equation

9.1. One-Dimensional Heat Conduction Equation for a Plane Wall

9.2. General Heat Conduction Equation

9.3. Boundary and Initial Conditions

9.3.1. Temperature Boundary Condition

9.3.2. Heat Flux Boundary Condition

9.3.3. Convection Boundary Condition

9.3.4. Radiation Boundary Condition

9.3.5. General Boundary Condition

9.3.6. Interface Boundary Condition

9.4. Steady-State Heat Conduction

9.4.1. One-Dimensional, Steady-State Heat Conduction

9.4.2. Two-Dimensional, Steady-State Heat Conduction

9.5. Transient Heat Conduction

9.5.1. Simple Lumped System Analysis

9.5.2. General Lumped System Analysis

9.5.3. Validity of Lumped System Analysis

10. Fundamentals of Convection Heat Transfer

10.1. Type of Flows

10.1.1. External and Internal Flows

10.1.2. Forced and Natural Convection Flows

10.1.3. Laminar and Turbulent Flows

10.1.4. Steady-State and Transient Flows

10.2. Viscous Force, Velocity Boundary Layer, and Friction Coefficient

10.3. Temperature Boundary Layer and Convection Heat Transfer Coefficient

10.4. Boundary Layer Equations

11. Forced Convection Heat Transfer: External Flows

11.1. Normalized Boundary Layer Equations

11.2. Reynolds Number, Prandtl Number, Eckert Number, and Nusselt Number

11.3. Functional Forms of Friction Coefficient and Convection Heat Transfer Coefficient

11.4. Flow over Flat Plates

11.4.1. Laminar Flow over a Flat Plate with Constant Temperature

11.4.2. Turbulent Flow over a Flat Plate with Uniform Temperature

11.4.3. Flow over a Flat Plate with Uniform Surface Heat Flux

11.5. Flow Across Cylinders

11.6. Cylindrical Pin-Fin Heat Sink

11.7. Procedure for Solving External Forced Convection Problems

12. Forced Convection Heat Transfer: Internal Flows

12.1. Mean Velocity and Mean Temperature

12.2. Laminar and Turbulent Pipe Flows

12.3. Entry Length and Fully Developed Flow

12.4. Pumping Power and Convection Heat Transfer in Internal Flows

12.5. Velocity Profiles and Friction Factor Correlations

12.6. Temperature Profiles and Convection Heat Transfer Correlations

12.7. Fans and Pumps

12.7.1. Types of Fans

12.7.2. Fan Curve and System Impedance Curve

12.7.3. Types of Pumps

12.8. Plate-Fin Heat Sinks

13. Natural Convection Heat Transfer

13.1. Buoyancy Force and Natural Convection Flows

13.2. Natural Convection Velocity and Temperature Boundary Layers

13.3. Normalized Natural Convection Boundary Layer Equations

13.3.1. Grashof and Rayleigh Numbers

13.3.2. Functional Form of the Convection Heat Transfer Coefficient

13.4. Laminar and Turbulent Natural Convection over a Vertical Flat Plate

13.5. Natural Convection around Inclined and Horizontal Plates

13.6. Natural Convection around Vertical and Horizontal Cylinders

13.7. Natural Convection in Enclosures

13.8. Natural Convection from Array of Vertical Plates

14. Radiation Heat Transfer

14.1. Radiation Intensity and Emissive Power

14.2. Radiation Properties of Surfaces

14.3. Solar and Atmospheric Radiations

14.4. Radiation Heat Transfer between Black Bodies

14.5. Radiation Heat Transfer between Nonblack Bodies

14.6. Radiation Heat Transfer from a Plate-Fin Heat Sinks

15. Computer Simulations and Thermal Design

15.1. Heat Transfer and Fluid Flow Equations: A Summary

15.2. Fundamentals of Computer Simulation

15.2.1. Steady-State, One-Dimensional Heat Conduction

15.2.2. Steady-State, Two-Dimensional Heat Conduction

15.2.3. Transient Heat Conduction

15.2.4. Fluid Flow and Energy Equations

15.3. Solution of Finite-Difference Equations

15.4. Commercial Thermal Simulation Tools

15.4.1. Creating the Thermal Model

15.4.2. Creating the Mesh

15.4.3. Solving Flow and Temperature Equations

15.4.4. Review the Results

15.4.5. Presenting the Results

15.5. Importance of Modeling and Simulation in Thermal Design

16. Experimental Techniques and Thermal Design

16.1. Flow Rate Measurement Techniques

16.2. System Impedance Measurement

16.3. Fan and Pump Curve Measurements

16.4. Velocity Measurement Methods

16.5. Temperature Measurement Techniques

16.6. Acoustic Noise Measurements

16.7. Importance of Experimental Measurements in Thermal Design

17. Advanced Cooling Technologies

17.1. Other Heat Pipe Performance Limits

17.2. Heat Pipe Applications in Electronic Cooling

17.3. Heat Pipe Selection and Modeling

17.4. Thermosyphons, Loop Heat Pipes, and Vapor Chambers

Appendix: Tables of Material Properties

Tóm tắt

I. Tổng quan về quản lý nhiệt trong điện tử Truyền nhiệt là gì

Quản lý nhiệt trong điện tử là một lĩnh vực quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của thiết bị điện tử. Hiểu biết về truyền nhiệt giúp các kỹ sư thiết kế hệ thống làm mát hiệu quả. Nhiệt độ cao có thể dẫn đến hỏng hóc và giảm tuổi thọ của thiết bị. Do đó, việc áp dụng các phương pháp quản lý nhiệt là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của các thiết bị điện tử.

1.1. Truyền nhiệt Các cơ chế chính trong quản lý nhiệt

Có ba cơ chế chính trong truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Mỗi cơ chế có vai trò riêng trong việc quản lý nhiệt. Dẫn nhiệt xảy ra qua các vật liệu, trong khi đối lưu liên quan đến sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí. Bức xạ là quá trình truyền nhiệt qua không gian. Hiểu rõ các cơ chế này giúp tối ưu hóa thiết kế hệ thống làm mát.

1.2. Tầm quan trọng của quản lý nhiệt trong thiết bị điện tử

Quản lý nhiệt không chỉ giúp ngăn ngừa hỏng hóc mà còn cải thiện hiệu suất nhiệt của thiết bị. Nhiệt độ cao có thể làm giảm hiệu suất hoạt động và tăng tiêu thụ năng lượng. Việc áp dụng các giải pháp làm mát hiệu quả có thể kéo dài tuổi thọ của thiết bị và giảm chi phí bảo trì.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý nhiệt điện tử

Quản lý nhiệt trong điện tử đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm sự gia tăng mật độ năng lượng và kích thước thiết bị ngày càng nhỏ. Các thiết bị điện tử hiện đại thường phát sinh nhiều nhiệt hơn, gây khó khăn trong việc duy trì nhiệt độ an toàn. Các kỹ sư cần tìm ra giải pháp hiệu quả để xử lý vấn đề này.

2.1. Tăng mật độ năng lượng và ảnh hưởng đến nhiệt độ

Sự gia tăng mật độ năng lượng trong các thiết bị điện tử dẫn đến việc phát sinh nhiệt lớn hơn. Điều này yêu cầu các hệ thống làm mát phải hoạt động hiệu quả hơn để duy trì nhiệt độ an toàn. Nếu không, thiết bị có thể gặp phải các vấn đề như giảm hiệu suất hoặc hỏng hóc.

2.2. Thách thức trong thiết kế hệ thống làm mát

Thiết kế hệ thống làm mát cho các thiết bị điện tử nhỏ gọn là một thách thức lớn. Các kỹ sư cần cân nhắc giữa hiệu suất làm mát và kích thước thiết bị. Việc lựa chọn vật liệu dẫn nhiệt và công nghệ làm mát phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả.

III. Phương pháp quản lý nhiệt hiệu quả trong điện tử

Để quản lý nhiệt hiệu quả, có nhiều phương pháp có thể áp dụng. Các phương pháp này bao gồm sử dụng vật liệu dẫn nhiệt tốt, thiết kế hệ thống làm mát tối ưu và áp dụng công nghệ mới. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của thiết bị.

3.1. Sử dụng vật liệu dẫn nhiệt hiệu quả

Vật liệu dẫn nhiệt có vai trò quan trọng trong việc quản lý nhiệt. Các vật liệu như đồng và nhôm thường được sử dụng vì khả năng dẫn nhiệt tốt. Việc lựa chọn vật liệu dãn nhiệt phù hợp có thể giúp giảm nhiệt độ trong thiết bị điện tử.

3.2. Thiết kế hệ thống làm mát tối ưu

Thiết kế hệ thống làm mát cần phải tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả. Các giải pháp như quạt, tản nhiệt và ống dẫn nhiệt có thể được sử dụng để cải thiện khả năng làm mát. Việc tối ưu hóa thiết kế sẽ giúp duy trì nhiệt độ an toàn cho thiết bị.

IV. Ứng dụng thực tiễn của quản lý nhiệt trong điện tử

Quản lý nhiệt có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp điện tử. Từ các thiết bị tiêu dùng đến các hệ thống máy tính phức tạp, việc áp dụng các phương pháp quản lý nhiệt hiệu quả là rất cần thiết. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

4.1. Ứng dụng trong thiết bị tiêu dùng

Trong các thiết bị tiêu dùng như điện thoại thông minh và máy tính bảng, quản lý nhiệt đóng vai trò quan trọng. Việc duy trì nhiệt độ an toàn giúp thiết bị hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ pin.

4.2. Ứng dụng trong hệ thống máy tính

Hệ thống máy tính thường phát sinh nhiều nhiệt trong quá trình hoạt động. Việc áp dụng các giải pháp làm mát hiệu quả như tản nhiệt và quạt giúp duy trì hiệu suất và ngăn ngừa hỏng hóc do nhiệt độ cao.

V. Kết luận và tương lai của quản lý nhiệt trong điện tử

Quản lý nhiệt trong điện tử là một lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng. Với sự gia tăng nhu cầu về thiết bị điện tử hiệu suất cao, việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp quản lý nhiệt hiệu quả là rất cần thiết. Tương lai của ngành công nghiệp này sẽ phụ thuộc vào khả năng áp dụng các công nghệ mới và vật liệu tiên tiến.

5.1. Xu hướng công nghệ mới trong quản lý nhiệt

Công nghệ mới như công nghệ làm mát bằng chất lỏng và vật liệu nano đang được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất quản lý nhiệt. Những tiến bộ này có thể giúp giảm nhiệt độ và tăng hiệu suất cho các thiết bị điện tử.

5.2. Tương lai của thiết kế điện tử

Tương lai của thiết kế điện tử sẽ ngày càng chú trọng đến quản lý nhiệt. Các kỹ sư sẽ cần phải tích hợp các giải pháp làm mát ngay từ giai đoạn thiết kế để đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.

27/07/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

HEAT TRANSFER T H E R M A L M A N AG E M E N T O F E L E C T RO N I C S K10756.indb 2 11/14/09 1:30:08 PM HEAT TRANSFER T H E R M A L M A N AG E M E N T O F E L E C T RO N I C S YOUNES SHABANY Boca Raton London New York CRC Press is an imprint of the Taylor & Francis Group, an informa business K10756.indb 3 11/14/09 1:30:08 PM CRC Press Taylor & Francis Group 6000 Broken Sound Parkway NW, Suite 300 Boca Raton, FL 33487-2742 © 2010 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business No claim to original U. Government works Version Date: 20131118 International Standard Book Number-13: 978-1-4398-1468-0 (eBook - PDF) This book contains information obtained from authentic and highly regarded sources. Reasonable efforts have been made to publish reliable data and information, but the author and publisher cannot assume responsibility for the validity of all materials or the consequences of their use. The authors and publishers have attempted to trace the copyright holders of all material reproduced in this publication and apologize to copyright holders if permission to publish in this form has not been obtained.

If any copyright material has not been acknowledged please write and let us know so we may rectify in any future reprint. Except as permitted under U. Copyright Law, no part of this book may be reprinted, reproduced, transmit- ted, or utilized in any form by any electronic, mechanical, or other means, now known or hereafter invented, including photocopying, microfilming, and recording, or in any information storage or retrieval system, without written permission from the publishers. For permission to photocopy or use material electronically from this work, please access www.

com (http://www.com/) or contact the Copyright Clearance Center, Inc. (CCC), 222 Rosewood Drive, Danvers, MA 01923, 978-750-8400. CCC is a not-for-profit organization that provides licenses and registration for a variety of users. For organizations that have been granted a photocopy license by the CCC, a separate system of payment has been arranged.

Trademark Notice: Product or corporate names may be trademarks or registered trademarks, and are used only for identification and explanation without intent to infringe. Visit the Taylor & Francis Web site at http://www.com and the CRC Press Web site at http://www.com To the loves of my life, Saeedeh and Arash K10756.indb 6 11/14/09 1:30:09 PM Contents Preface. xiii About the Author.1 Semiconductor Technology Trends.2 Temperature-Dependent Failures.1 Temperature-Dependent Mechanical Failures.2 Temperature-Dependent Corrosion Failures.3 Temperature-Dependent Electrical Failures.3 Importance of Heat Transfer in Electronics.4 Thermal Design Process. Energy, Energy Transfer, and Heat Transfer.1 Energy and Work.2 Macroscopic and Microscopic Energies.3 Energy Transfer and Heat Transfer.4 Equation of State.

Principle of Conservation of Energy.1 First Law of Thermodynamics.2 Energy Balance for a Control Mass.3 Energy Balance for a Control Volume. Heat Transfer Mechanisms.1 Conduction Heat Transfer.2 Convection Heat Transfer.1 Simplified Correlations for Convection Heat Transfer in Air.3 Radiation Heat Transfer.indb 7 11/14/09 1:30:09 PM viii Contents Chapter 5. Thermal Resistance Network.1 Thermal Resistance Concept.2 Series Thermal Layers.3 Parallel Thermal Layers.4 General Resistance Network.5 Thermal Contact Resistance.6 Thermal Interface Materials.7 Spreading Thermal Resistance.8 Thermal Resistance of Printed Circuit Boards (PCBs). Thermal Specification of Microelectronic Packages.1 Importance of Packaging.3 Thermal Specifications of Microelectronic Packages.1 Junction-to-Air Thermal Resistance.2 Junction-to-Case and Junction-to-Board Thermal Resistances.3 Package Thermal Characterization Parameters.4 Package Thermal Resistance Network.5 Parameters Affecting Thermal Characteristics of a Package.4 Device Power Dissipation.6 Board Size and Thermal Conductivity.

Fins and Heat Sinks.1 Infinitely Long Fin.2 Adiabatic Fin Tip.3 Convection and Radiation from Fin Tip.4 Constant Temperature Fin Tip.2 Fin Thermal Resistance, Effectiveness, and Efficiency.3 Fins with Variable Cross Sections.4 Heat Sink Thermal Resistance, Effectiveness, and Efficiency.5 Heat Sink Manufacturing Processes.indb 8 11/14/09 1:30:09 PM Contents ix Problems. Heat Conduction Equation.1 One-Dimensional Heat Conduction Equation for a Plane Wall.2 General Heat Conduction Equation.3 Boundary and Initial Conditions.1 Temperature Boundary Condition.2 Heat Flux Boundary Condition.3 Convection Boundary Condition.4 Radiation Boundary Condition.5 General Boundary Condition.6 Interface Boundary Condition.4 Steady-State Heat Conduction.1 One-Dimensional, Steady-State Heat Conduction.2 Two-Dimensional, Steady-State Heat Conduction.5 Transient Heat Conduction.1 Simple Lumped System Analysis.2 General Lumped System Analysis.3 Validity of Lumped System Analysis. Fundamentals of Convection Heat Transfer.1 Type of Flows.1 External and Internal Flows.2 Forced and Natural Convection Flows.3 Laminar and Turbulent Flows.4 Steady-State and Transient Flows.2 Viscous Force, Velocity Boundary Layer, and Friction Coefficient.3 Temperature Boundary Layer and Convection Heat Transfer Coefficient.5 Boundary Layer Equations. Forced Convection Heat Transfer: External Flows.1 Normalized Boundary Layer Equations.2 Reynolds Number, Prandtl Number, Eckert Number, and Nusselt Number.indb 9 11/14/09 1:30:10 PM x Contents 10.3 Functional Forms of Friction Coefficient and Convection Heat Transfer Coefficient.4 Flow over Flat Plates.1 Laminar Flow over a Flat Plate with Constant Temperature.2 Turbulent Flow over a Flat Plate with Uniform Temperature.3 Flow over a Flat Plate with Uniform Surface Heat Flux.5 Flow Across Cylinders.6 Cylindrical Pin-Fin Heat Sink.7 Procedure for Solving External Forced Convection Problems.

Forced Convection Heat Transfer: Internal Flows.1 Mean Velocity and Mean Temperature.2 Laminar and Turbulent Pipe Flows.3 Entry Length and Fully Developed Flow.4 Pumping Power and Convection Heat Transfer in Internal Flows.5 Velocity Profiles and Friction Factor Correlations.6 Temperature Profiles and Convection Heat Transfer Correlations.7 Fans and Pumps.1 Types of Fans.2 Fan Curve and System Impedance Curve.4 Types of Pumps.8 Plate-Fin Heat Sinks. Natural Convection Heat Transfer.1 Buoyancy Force and Natural Convection Flows.2 Natural Convection Velocity and Temperature Boundary Layers.3 Normalized Natural Convection Boundary Layer Equations.1 Grashof and Rayleigh Numbers.2 Functional Form of the Convection Heat Transfer Coefficient.indb 10 11/14/09 1:30:10 PM Contents xi 12.4 Laminar and Turbulent Natural Convection over a Vertical Flat Plate.5 Natural Convection around Inclined and Horizontal Plates.6 Natural Convection around Vertical and Horizontal Cylinders.7 Natural Convection in Enclosures.8 Natural Convection from Array of Vertical Plates. Radiation Heat Transfer.1 Radiation Intensity and Emissive Power.3 Radiation Properties of Surfaces.4 Solar and Atmospheric Radiations.7 Radiation Heat Transfer between Black Bodies.8 Radiation Heat Transfer between Nonblack Bodies.9 Radiation Heat Transfer from a Plate-Fin Heat Sinks. Computer Simulations and Thermal Design.1 Heat Transfer and Fluid Flow Equations: A Summary.2 Fundamentals of Computer Simulation.1 Steady-State, One-Dimensional Heat Conduction.2 Steady-State, Two-Dimensional Heat Conduction.3 Transient Heat Conduction.4 Fluid Flow and Energy Equations.4 Solution of Finite-Difference Equations.5 Commercial Thermal Simulation Tools.1 Creating the Thermal Model.indb 11 11/14/09 1:30:10 PM xii Contents 14.2 Creating the Mesh.3 Solving Flow and Temperature Equations.4 Review the Results.5 Presenting the Results.6 Importance of Modeling and Simulation in Thermal Design.

Experimental Techniques and Thermal Design.1 Flow Rate Measurement Techniques.2 System Impedance Measurement.3 Fan and Pump Curve Measurements.4 Velocity Measurement Methods.5 Temperature Measurement Techniques.6 Acoustic Noise Measurements.7 Importance of Experimental Measurements in Thermal Design. Advanced Cooling Technologies.5 Other Heat Pipe Performance Limits.6 Heat Pipe Applications in Electronic Cooling.7 Heat Pipe Selection and Modeling.8 Thermosyphons, Loop Heat Pipes, and Vapor Chambers. 452 Appendix: Tables of Material Properties.indb 12 11/14/09 1:30:10 PM Preface Design and manufacturing of microelectronic devices and systems are multidisci- plinary engineering activities. With the continuous trend toward miniaturization and high power density systems, the dependency between different design disciplines has become even more pronounced.

Chip designers, hardware engineers, mechanical engineers, test engineers, reliability engineers, and thermal engineers can no longer work in their own solo environments. They are now expected to interact with each other and ensure that a proposed design from one discipline does not violate the requirements of other disciplines. Some microelectronic companies have gone a step further and looked for multidisciplinary engineers who have knowledge and ­expertise in multiple design disciplines. These engineers can move the design process through multiple disciplines in parallel, and will reduce the risk of a product being optimized in one aspect while not meeting the requirements of the others.

Thermal engineering is one of the disciplines involved in the design and manu- facturing of electronic systems. Appropriate thermal design has become one of the enabling factors for the realization of high power density electronic equipment. In addition to preventing the failures that may result from high temperature, smart and innovative thermal designs will increase the life expectancy of a system; may reduce its emitted acoustic noise, cost, time to market, and energy consumption; and can create significant market differentiations compared to similar products. I have worked in the field of thermal management of electronics for over 10 years.

Most of the mechanical, electrical, hardware, power, and industrial engineers I have worked with have had little to no knowledge of thermal management. I have also been teaching a course on heat transfer in electronics to undergraduate students in electrical and computer engineering majors for over eight years. These students have little or no background in thermodynamics and heat transfer principles. Although there is a general consensus that the engineers who work on the hardware side of the electronic industry will benefit from basic knowledge of thermal engineering, there is no heat transfer book that is written for this group.

The target audience for this book is current and future engineers, with careers in the electronic industry. It educates those engineers on the basics of thermal man- agement of electronics, broadens their engineering knowledge and expertise, and moves them a step closer to being multidisciplinary engineers. It assumes no previ- ous exposure to the sciences of heat transfer and thermodynamics and introduces all the relevant principles accordingly. This book is structured so that the first seven chapters give readers a basic knowl- edge of thermal management of electronics such that they will be able to analyze and solve simple electronic cooling problems.

Chapters 8 through 13 go into the details of heat transfer fundamentals and may be used by those who are interested in a deeper understanding of the physics of heat transfer. Chapters 14 and 15 discuss computational and experimental methods and tools used in a typical thermal design process. Finally, some advanced cooling techniques are introduced in Chapter 16.indb 13 11/14/09 1:30:10 PM xiv Preface Chapters 1 through 7 and selected parts of Chapters 8 through 13 constitute enough topics for a semester-long undergraduate course in thermal management of electronics, or heat transfer in electronics, for nonmechanical engineering majors. Chapters 1, 6, 7, 14, 15, 16, and selected parts of the other chapters contain enough topics for an undergraduate course in thermal management of electronics for mechanical engineering students who have already taken courses in thermodynam- ics and heat transfer.

Chapters 1 through 7 and 14 through 16 can be used as a supplement to a work- shop on thermal management of electronics for mechanical, electrical, and power engineers and for project managers who are currently working in the electronics design and manufacturing industry. I would like to express my sincere thanks to the following reviewers for their many helpful comments and suggestions: Kaveh Azar, Advanced Thermal Solutions; David Copeland, Sun Microsystems; Paul Durbin, Iowa State University; Marc Hodes, Tufts University, Nicole Okamoto, San Jose State University; Sadegh Sadeghipour, Luminant; Yizhang Yang, Advanced Micro Devices; Ross Wilcoxon, Rockwell Collins; and Michael Yovanovich, University of Waterloo. I am grateful to my wife, Saeedeh, who was my main supporter in this project, and my son, Arash, who gives me the motivation for almost everything I do. I need to thank them for allowing me to spend a lot of time writing this book that I should have spent with them.

I cannot make up for those precious times. However, I hope this book will save its readers some time such that they can spend more time with their families.indb 14 11/14/09 1:30:11 PM About the Author Younes Shabany was born in Rasht in northern Iran, but lived most of his life in Tehran where he went to school until he received his BS in mechanical engineering from Sharif University of Technology in 1991. He then went to Vancouver, Canada where he obtained his MS in mechanical engineering from the University of British Columbia in 1994.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ