電源產品的模擬難處

        大陸把 Simulation 翻譯成仿真，就是說，Simulation 不是真的，而是要模仿成真的，但無論如何，Simulation 就不是本尊，只是模擬與真實存在多少差異？

有感的品質 - 性能

實際上，消費者購買產品後，才不管 Derating，甚至那是啥根本也不在意。消費者最重視的是表現出來的性價比，所以，除非買來馬上故障，但通常是消費者花了多少錢，這台機器的性能可以到多好才是他們最在意的。

電子散熱設計時，你絕對一定必須要知道的參數 - Derating（有人翻譯成降額）

        用了這麼強烈再強烈的語氣，這意味著，Deratingt 指的事什麼東西，設計者必須要弄清楚，Derating 是在談什麼？

品質的最低門檻 -- 安規

設計的目的是什麼？簡單的說，設計就是讓產品達到所希望的功能。但這實在太籠統了，更簡單的說，就是讓消費者或是使用者感覺爽或不爽。

從小故事說說 Spec

談 Spec 之前....

從最早的從事散熱工作時，PM 幾乎都不會提供 Spec 給我們，或許是產業別的關係。於是剛開始根本也不注重 Spec....直到玩了一個遊戲之後....

以前端設計法做系統散熱設計，或許沒有你想像中的困難....

        對系統層級的散熱設計而言，前端設計法的好處是，設計極快，短時間內可以做一些不同的設計，如同 Macroflow 一樣，或許應該說，流網路法是前端設計法的一部分。所以，前端設計法的缺點就使只能獲得一些設計參數的資訊，而不是整體設計的詳細資訊。

運用流網路法做初步的評估

        最近在進行四連戰的最後一戰，本來預計週一要開始，結果 EE 一直 Delay，所以目前還是沒有進展。看了一下 Spec，發現客戶有較特殊的要求，所以先評估看看。

        Spec 比較奇特的要求是 PSU 必須提供 100CFM 的流量，且使用一顆 8038 的軸流扇。當然，Spec 一定會定義效率與 PSU 的外觀尺寸。基於這些條件，用流網路法做了一個小小的估算。

[閒扯]地瓜三兄弟的故事....（18 禁）

話說，有一家兄弟三人決定要一起發展超級機器人--阿強一號。老大負責阿強一號的所有規格（包括軟硬體與機器人規格）與人工智慧，老二負責機器人的身體，老三負責機器人的動力來源。

系統的進氣要大於排氣？還是進氣要小於排氣？

常常看到有人在問：電腦的進氣要大於排氣？還是進氣要小於排氣？如果進氣量與排氣量是以質量來看的話，這真是一個嚴重的問題呀....E=mC^2，乖乖....這爆炸威力可不低呀....

中場休息時間與一些聲明

已經進行完了二連戰，目前正在第三戰，據說還有第四戰，所以最近就沒寫東西了。此外，還打算升級運算機器，做些其他東西。到時候才會在更新內容吧？

PCB 的處理方式方式三（Icepak）：資料整理中...

資料整理中...

PCB 的處理方式方式二（Flotherm）：資料整理中...

之前在封裝廠處理 PCB 時，都是自己計算 PCB 的等效熱傳導係數，後來在做 DC/DC 與 VRM 時，也是用相同的方式。直到去年還是前年，在處理背板的產品時，才使用了 Flotherm 處理 PCB 鋪同的問題。但也是唯一的一次，因為一是大部分的產品都不需要考慮，二是個人覺得不好用。

處理過程中，必須準備與中間產生的檔案，已經被我刪除了，我只能說個大概的流程。

首先，要有電子的 Layout 檔，然後轉成 DXF，再轉成 PDF，然後抓取螢幕存成影像檔（應該 DXF 可以直接輸出成影像檔，重點不在這裡，重點是先變出一個鋪銅的影像檔）。

（未完....）

PCB 的處理方式方式一（最常用）：

將整塊 PCB 建成一個 Block，依照各層的鋪銅率，計算等效 in-plane 與 through-plane 的熱傳導係數。好處是網格數量與品質較易控制，缺點是局部特性不見了。

每一層等效 K

K_eff = %_FR4 X K_FR4 + %_Cu X K_Cu

淺談 PCB 在模擬中的處理方式

板級分析可以算是一個頗為尷尬的分級，因為高不高，低不低。再加上身分特殊，所以要把 PCB 的溫度分佈預測的好，難度其實算是非常高的。

PCB 難處理，主要是難在 PCB 的組成不是單純的單一材質，再加上鋪銅部分呈不規則分佈，面積大且厚度薄，都對預測溫度分佈的準確度，產生非常大的影響。 簡單來說，就是熱傳導係數的設定與鋪銅外形對結果有重大影響。

熱阻與流阻

千百般個不想介紹熱阻，是因為不知道該怎麼寫方程式。

熱阻的概念很簡單，和電路學中電阻的概念完全一樣：
                   熱 <--> 電
                    T <--> V
                    Q <--> I
                    R <--> R

主機板的散熱

（這是關於網路上，常常有人詢問關於主機板溫度的問題，而提出的個人看法。）

記得十多年前，都是抱著「用錢堆出來的東西一定好」的心態在購買主機板。現在回憶起來，在我手中掛掉的主機板確實不多，我不確定之前的想法是不是正確，但我現在不會再去購買貴森森的主機板了。現在，我只會依照我的需求去選擇最便宜的主機板。

為做報告而量溫度？

常常，我喜歡問『為什麼』？或是想『為什麼』？

在剛從事電子散熱的工作時，常常需要量測電子零件溫度。當然，熱流工程師的職責就是讓元件的工作溫度保持在安全的工作範圍，因此量測元件的溫度是無可厚非的。問題是，溫度報告提供給 EE 之後，往往就沒有下文。現在回想起來，EE 還真是神啊，什麼都懂！但是，真的是這樣子嗎？

Spec 是在說些什麼？

Spec 是敘述或定義產品（小到最基本的元件，大到系統的組件）的特性，特徵....等等相關的文件，例如：外觀、尺寸、電氣、操作環境、材料....等等，只要是和該產品有關的資訊，都會列在 Spec 之中。

散熱設計的第一步

相信很多人被指定了案子後，除了心理很 e04 之外，可能接著就開始埋頭苦幹。開始工作是正確的，但是第一步是要做什麼？或許每個人都不一樣。

試金石 - 前客戶系統練習題

從 IC 封裝，做到電源，再做到 PC 與 NB，雖然中間跳過散熱模組，但幾乎可以說是從小東西到大產品都做過了，在想從事散熱設計的產品中，大概只剩下伺服器沒做過。而現在，就是打算拼湊這最後一塊假拼圖，自爽一下。

[據說是真實案例] 有人的系統散熱設計中招了....

這是以前同事尋問我，關於系統散熱的一個問題。

據說，某系統廠的三間 ODM 廠，在伺服器散熱設計上，出現了詭異的問題 - 電源供應器的氣流本來應該由 DC 端流往 AC 端，然後排出電源供應器，但在系統整合測試中，出現氣流由 AC 流往 DC，然後流入伺服器系統中，並借由煙線確認結果。

來杯咖啡....休息一下.....

介紹到這裡，可以算是完成一個小段落。這幾樣工具，足夠進行一個電子系統的散熱型能評估，剩下的只是實戰經驗而已。或許一些人覺得 PakSi-TM 對散熱分析用處不是很大，事實上，我也同意這個說法，因為從某個角度來看，我們確實不需要知道接面溫度為何就足以設計散熱的系統。但如果想要在 Icepak 中進一步模擬接面溫度，就必須仰賴 PakSi-TM 做出還算合理的各個熱阻值，套入軟體的熱網路設定中。Qfin 在設計中可以算是非常值得使用的一個工具，依照需求，可以先用 Qfin 概算出散熱片外形，然後套入 CFD 軟體中驗證。Macroflow 用的人似乎不多，但做為系統架構的初步評估，也算是相當適合。當然，CFD 軟體也是必備的。

Icepak

Icepak 是一個 CFD Based 的電子散熱分析軟體，與 Flotherm 是屬於同一性質的軟體。事實上，除了 Icepak 與 Flotherm 之外，還有其他軟體可供選擇，例如 6SigmaET 與 I-DEAS ESC/TMG 模組，都是專門用來處理電子散熱的問題。此外，FloEFD 與 CFdesign 也可以用來處理電子散熱問題的分析軟體，並強調與 CAD 有良好的接合能力。其中，CFdesign 並不是使用計算流體力學中較常使用的有限體積法，而是使用有限元素法。I-DEAS ESC/TMG 的溫度項上，則是使用有限差分法。這是比較不一樣的地方。

Macroflow

Macroflow 是屬於流網路法的軟體。流網路法基本上就是壓力與流量的關係，如同電子電路中的電壓與電流，當然，剩下的問題就是流阻是多少？網路如何連結起來？

Qfin

Qfin 是一個用來評估散熱片性能的軟體。只要建立散熱片的幾何外形，散熱片的材質，（單個或多個）熱源，並依需要是否建立風扇，最後輸入環境條件，就可以進行分析了。

PakSi-TM

PakSi-TM 是用來評估 IC 封裝熱阻的一個軟體，可以計算，Rja，Rjb 與 Rjc。實際上，T 表示 Thermal，M 表示 Mechanical，所以，一些應力上的問題，也可以計算。

PakSi-TM 在使用上非常簡單，只要將底部的各項設定，設定完成後，就可以進行計算。以下是範例中的設定與結果。

電子散熱相關書籍或資料（僅列書名，有空會慢慢更新）：

Advanced Thermal Design of Electronic Equipment（英文）
Air Cooling Technology for Electronic Equipment（英文）
Axial Flow Fans（英文）
Cooling Techniques for Electronic Equipment（英文）
Electronic Packaging Material and Their Properties（英文）
Fans（英文）
Fan Handbook - Selection, Application, and Design（英文）
Heat Sink Design（英文，被偷了，e04）
Thermal Design of Electronic Circuit Board and Packages（英文）

其他小工具軟體

不論實驗或是模擬，一些小工具軟體可以拿來處理一些資料。例如：
單位轉換軟體：Unit
數據擷取軟體：GetData Graph Digitizer
數據繪圖軟體：SigmaPlot

其中，Unit 和 GetData Graph Digitizer 是必備的。每個人慣用的單位，或是書籍文件中的資料，單位可能需要轉換。而 Digitizer 則是用來從風扇特性曲線圖片擷取 P-Q 的對應點，輸入軟體中進行分析。SigmaPlot 可以拿 Excel 來取代，不過 SigmaPlot 有 Curve Fitting 的功能，如果懶得寫程式，可以用 SigmaPlot 試試看。

插播：值得注意的消息 - FloEFD V12.0

引述 http://www.resheji.com/Train/meeting/628.html 的內容。

每次看到 Flotherm 發佈新版，從局部網格之後，已經再也找不到任何亮點，似乎已是窮途末路的姿態。直到前幾個月前發現 Mentor Graphics 併購了 Flowmaster 後，除了心中稍有疑惑外，那時候心想，如果 Flotherm 整合 Flowmaster 的功能後，將完整布局散熱分析的功能。雖然現在發佈的是，Flowmaster 整合到 FloEFD 中，但此舉可能將大幅改變散熱設計流程。進一步的說明，過幾天再詳細說明。

當然，以上只是我個人的看法。

電子散熱問題中，幾乎什麼都能解的 Icepak

Icepak 是電子散熱領域中，常見的分析軟體之一。Icepak 擁有強大的 IcemCFD 做為其前處理的核心，FLUENT 為求解器，並自帶有後處理功能。但或許我個人是 Flotherm 用慣了，所以感覺 Icepak 的表格部分，不像 F 軟體那麼平易近人，也或許是我個人的錯覺吧。

流網路法 - Macroflow

在電子散熱設計中，網路法似乎不是那麼被廣泛的使用，一方面熱/流網路法需要有相當的資料庫，另一方面熱/流網路法所能提供的資訊較為有限，因此採用的人不多。但實際上，熱網路法倒是有使用於 I 與 F 軟體中的 Package。

印刷電路板散熱特性的分析軟體 - Betasoft PCB Thermal Analysis

從之前介紹的 IC 封裝熱阻分析軟體，到 IC 上的散熱片後，接下來要談的 IC 要銲在印刷電路板上的散熱分析。

Betasoft PCB Thermal Analysis 是我在好幾年前從網路上找到關於 PCB 的散熱分析軟體。只需設定印刷電路板的尺寸，元件（熱源）尺寸，元件上是否有用散熱片，然後給定熱對流係數就可以進行預測印刷電路板的溫度分布。

散熱片性能的分析軟體 - Qfin

在電子設備的散熱設計中，散熱片的設計算是非重重要的一環，並且在某些情況下或是要求下，散熱片並不是那麼好設計。雖然絕大部分所採用的散熱片是簡易的外形，但這簡單的外形就對流場造成影響，而流場又會影響散熱片性能，因此散熱片性能，流速，壓降與噪音變成必需同時考慮。所以，要將散熱片達到最佳化設計，也是需要花些時間。

封裝熱阻的模擬軟體 - PakSi-TM

若是要模擬 IC 封裝的熱阻，相信大家聽到的都是用 Icepak 和 Flotherm。沒錯，I 與 F 固然可以預測 IC 的封裝熱阻，但現在介紹另一個專門用來模擬 IC 封裝熱阻的軟體 - PakSi-TM。

PakSi-TM 可以算是參數話的分析軟體，使用者只需選擇欲分析的封裝式樣，然後輸入一些參數，程式就可以自動建模，然後就完成分析了。操作上愈是簡單，限制上當然也就愈多。如果是新型態的封裝式樣，那麼程式是無法處理的。

淺談散熱分析軟體

電子產品的散熱，愈來愈受到重視，客戶都會希望產品在設計初期，就能評估產品的熱性能。因此，擁有一套散熱分析軟體，在大部分的電子公司，是必要的。想要自己開發？簡單的小程式是還可以，大程式的話，除非是靠寫程式吃飯，否則還是叫老闆買一套商業軟體還比較實際。

實驗 VS 模擬

嚴格來說，若不將『模擬』說清楚，相信很多人（也包括我）當下直覺就是跑程式計算。而實際上，除了用程式計算之外，也有所謂的實驗模擬。由於個人現在僅需負責模擬部分，因此爾後將只探討模擬的部份。

由於數值方法與電腦硬體的進步，現在用數值方式來分析一個問題已經不是一件難事。用電腦來模擬的最大好處，當然就是大家所戲稱的『CFD，Colorful Fluid Dynamics』。因為軟體可以提供計算域裡面的物理量，並且能夠將這些物理量以純量場或向量場的方式表現出來，讓設計者能夠一目了然，從圖表中判斷問題的所在點。如果用實驗的方式，其實驗設備也非常而貴，而且還會有打樣時間的限制，在複雜流場的情況下，可能還真的不行，或是不如軟體的那麼全面。而電腦模擬，只要物理問題是軟體所能夠處理的，都可以天馬行空的假設，不受打樣的限制。當然，模擬也有很多的缺點，例如建模的部份，在部分產品中，一些幾何特徵，並不容易建模，刪除會造成影響，不刪除的的話，則不易建模。

晶片的封裝散熱

晶片封裝散熱設計的目的，是在於讓晶片有最小的封裝熱阻值。但通常熱流工程師很難有著力點，電氣性能與價格通常就決定了封裝的方式。熱流工程師僅能夠在已知封裝結構的情況下進行晶片熱阻特性的分析與量測。很少有客戶會要求提供建議，提出這種建議時，通常都是一些比較特殊的封裝需求，除非有相當的資料庫，否則到時也只能見招拆招，通常他們是會給些時間讓你進行評估的。

學習電子散熱設計的基礎

若是對電子散熱情有獨鍾，非得要從事『電子產品的散熱設計』，那麼需要具備哪些技能呢？以我個人的觀點，至少要具備流體力學，熱傳學與數值分析等基本學科能力。在這裡並沒有提到熱力學，我想，熱力學在做一般的電子散熱設計是用不太到的。但是，對於某些特定目的，還是會用到熱力學的部分。

電子散熱設計的工作內容

電子產品的散熱設計內容包括哪些？這是一個很難回答的問題。基本上，只要任何牽扯到與『熱』或『溫度』有關的問題，都是散熱設計的工作內容，甚至還包括了『噪音』的問題。這樣子的說法還是太含糊籠統了，不如來談談『熱流（熱傳、散熱）工程師』在不同領域的工作內容還來的實際些。此外，工欲善其事，必先利其器。瞭解不同領域的工作內容，才能選擇想要從事的領域；瞭解從事的領域，才能選擇所需要的軟硬體與所必須具備的工作技能。

產品散熱設計的目的

個人認為，散熱設計的最主要目的是為提高產品的可靠度與其壽命。至於其他的要求，可能對產品壽命並無直接影響，但仍然可以視為對產品散熱設計的限制。例如，不同材質間的熱膨脹係數不盡相同，因此在高溫下，兩物體間的接合便可能產生壓應力或剪應力，可能會造成接合部分產生破壞。另一方面，假若產品的外殼溫度過高，或是風扇吹出來的熱風，都有可能使得使用這受傷或是感到不舒服，雖然不見得會影響產品的壽命與可靠度，但在散熱的設計上，仍舊必須考慮溫度對使用者的影響。當然，在種種限制下，也影響到產品散熱設計的方向。因此，在產品的散熱設計上，必需同時考量產品本身的設計要求、安全規範、成本、可靠度與壽命。

新年新希望，今年的新方向

新年新氣象，當然要有新想法。之前由於一部 Youtube 的關係，所以花了點時間研究了一下風扇或渦扇如何模擬，雖然距離設計還很遠（我也無此打算），但至少先建了的初步的分析能力。和專業的人比起來只能算是小孩學走路，但至少踏出了第一步，總比空想還好一些吧....學分析風扇的流場，不是為了設計風扇，而只是澄清一些現象。不過，沒實驗佐證，也只能暫時擱下。

Simulation 很準！？

Simulation 是非常準的！我相信，我應該是不會這麼說的，但是有人卻一直這麼認為....

這公司在我來之前，並沒有人做 Thermal，因為客戶的要求，所以找了個 Thermal 的來做做 Simulation。
為什麼呢？我不知道誰有那個能耐可以把客戶洗腦洗得這麼徹底？『Simulation 很準！！！』。我個人覺得客戶與我們對應的窗口也沒有所謂的 Thermal 的設計人員，只會出張嘴，說散熱很重要...。不可否認，散熱設計在電子產品中，在某種程度上確實是很重要的一環。而實際上，當你知道『溫度』在電子產品上所代表的意義的時候，你也應該知道，他的重要性可以和電子平起平坐。但是很遺憾，在一般人的認知裡，『電子』產品當然是電子重要，這....確實也沒錯。

回顧三：個人電腦

如果說，前一個階段是一個打根基的階段，那麼個人電腦的散熱設計，可以說是一個實際應用的階段。如同前面所說，從小到大的散熱，除了跳過散熱模組與風扇外，到此還真的都幾乎經歷過了哩....

回顧二：電源產品

電源產品的熱設計，是我的第二份工作。那是一間頗具規模的公司，待遇還真是不錯，最重要的是，對於『投資』雖然有管控（相信所有公司都會），但還真是不手軟，該有的儀器設備，應有盡有。是我目前待過的公司中，唯一一間不需要踏出大門，就幾乎可以完成所有測試的單位。甚至，或許可以說 95% 的熱流相關的工作，就可以自己關起門來完成。夠讚吧！！！

回顧一：封裝

如果說，散熱層級由小（晶片）到大（系統），那我的工作經驗幾乎涵蓋了全部....呵....

晶片的熱特性分析─封裝熱阻，就是我第一份關於『散熱』的工作。談不上設計，只是單純的模擬和少量的實驗。
說實話，對我個人來說，分析封裝熱阻值是一份頗為無趣的工作，但是，我仍然認為，對於如果想要從事電子散熱設計的人員，封裝熱阻是一個必須要弄請楚他的來龍去脈，雖然不見得需要親事經歷，但是必須確切弄清楚他的含意。

幾個大陸的散熱設計論壇與部落格

http://www.etherm.cn/

http://www.resheji.com/

http://www.coolingme.com/

懶了 n 年....新年新願望....

已經懶了 n 年沒來寫東西, 因為不知道要寫甚麼? 寫些甚麼? 大概現在比較有閒暇時間, 可以亂塗鴉些甚麼東西, 就當作寫日記或是記事本吧, 或者說是回顧吧. 畢竟做了十年左右的相關工作, 多多少少應該可以屁一些東西出來.

今年新願望: 記得來這裡亂寫些關於電子散熱的東西。