●第1章 緒論 1 1.1 熱管理概述 1 1.2 傳熱學概述 4 1.3 傳熱學在微電子繫統中的應用 8第2章 導熱微分方程 12 2.1 傅裡葉導熱定律 12 2.2 導熱微分方程的建立 15 2.3 單值性條件和熱雲圖 17第3章 穩態導熱 23 3.1 一維單層平壁穩態導熱 23 3.1.1 無內熱源、一類邊界條件 23 3.1.2 有內熱源、一類邊界條件 24 3.1.3 無內熱源、三類邊界條件 25 3.1.4 有內熱源、三類邊界條件 26 3.2 一維多層平壁穩態導熱 28 3.2.1 無內熱源、一類邊界條件 28 3.2.2 有內熱源、一類邊界條件 29 3.2.3 無內熱源、三類邊界條件 29 3.2.4 有內熱源、三類邊界條件 30 3.2.5 封裝體的一維穩態導熱 30 3.3 二維穩態導熱 31第4章 定性熱分析 35 4.1 封裝的散熱常識 35 4.2 電子材料的熱性能 37 4.3 封裝結構的熱性能 39第5章 熱阻網絡分析 42 5.1 熱阻網絡 42 5.2 界面熱阻 48 5.3 擴散熱阻 51 5.4 PCB熱阻 54 5.5 翅片與散熱器 57 5.5.1 翅片方程 57 5.5.2 翅片熱阻、功效和效率 61 5.5.3 散熱器的熱阻、功效和效率 64 5.6 繫統冷卻技術 71 5.6.1 封裝體的冷卻 71 5.6.2 PCB的冷卻 72 5.6.3 集成式冷卻 73第6章 數值熱分析 76 6.1 方法簡介 76 6.2 力場計算流程 80 6.2.1 構造 80 6.2.2 ANSYS力場分析過程 83 6.3 熱場計算流程 89 6.3.1 構造 89 6.3.2 ANSYS熱場分析過程 90 6.4 微繫統熱分析 97 6.4.1 單位統一 97 6.4.2 建模技巧 98 6.4.3 數值結果的正確性 102 6.4.4 封裝案例分析 105 6.5 微繫統熱機分析 115第7章 熱實驗 120 7.1 材料熱參數的測量方法 120 7.1.1 導熱率（導熱繫數）的測量 120 7.1.2 比熱容的測量 122 7.1.3 熱膨脹繫數的測量 124 7.2 溫度的測量方法 126 7.2.1 熱電偶的單點溫度測量 126 7.2.2 紅外測溫儀的表面溫度測量 127 7.3 熱阻的測量方法 129第8章 非穩態導熱 132 8.1 非穩態導熱概述 132 8.2 非穩態導熱的集總參數法 134 8.2.1 集總參數法溫度場的分析解 134 8.2.2 集總參數法的適用範圍 137 8.3 一維非穩態導熱的分析解 138 8.3.1 平板導熱 138 8.3.2 非穩態導熱的正規狀況階段 140 8.4 非穩態導熱仿真 142 8.4.1 非穩態熱分析的控制方程 142 8.4.2 時間積分與時間步長 142 8.4.3 數值求解的過程 143 8.4.4 非穩態傳熱分析實例 144附錄 例題程序 160

本書繫統地介紹了如何將傳熱學知識應用到微電子繫統的散熱設計與管理中，重點闡述了熱工程師解決熱問題的工程邏輯，引導讀者由淺入深地完成學習。全書共分8章。前3章介紹傳熱學的基本知識，通過繪制熱圖像的方式引導讀者理解導熱微分方程背後的物理意義。第4、5章講述如何從定性熱分析過渡到半定性半定量分析，即采用熱阻網絡的方法分析微電子工程、工藝中的熱問題。第6章介方法的特點以及如何開展正確的數值分析。第7章介紹常見的熱測量方法。第8章介紹非穩態導熱問題。本書適用於本科生、研究生階段的教學，適用專業包括微電子技術、電子封裝技術、微機電工程等與微電子制造相關的專業。

早在高中物理的學習中，我們就知道熱學是物理學的一個分支。高中物理介紹了熱學的一些基本常識，例如溫度、熵、能量的概念，再通過一些基本假設，可以運用高中數學的公式進行簡化計算。然而，上述這些對於認知三維世界中的熱現像是遠遠不夠的。熱學的本質是研究物質處於熱狀態時的有關性質和規律，它起源於人類對冷熱現像的探索。在大學學習階段，根據不同專業的不同培養要求，熱學的學習也有所側重，有的以傳熱學為主，有的以熱力學為主。二者都屬於熱學研究的範疇，但又有所區分。傳熱學（Heat Transfer）是研究由溫差引起的熱能傳遞規律的科學。熱力學（Thermodynamics）是從宏觀角度研究物質的熱運動性質及其規律的科學。簡單說，前者是研究熱場，即溫度（T）是如何隨時間（t）和空間（x，y，z）變換的；而後者是研究熱能，即熱能量（Q）是如何與其他形式的能量進行轉化的。對於工程應用而言，前者更偏向釐清熱傳遞的過程等