电子产品热设计讲义书籍前言-后记-目录
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前言——新时代热设计工程师的路
电子产品中，元器件在实现各种功能的过程中需要消耗电能，由于电阻的存在，部分电能将会转化成热能，这就产生了温度问题。温度的过高或过低，都将影响产品的正常运行。随着电子产品的形态功能演进，其温度问题也日渐凸显。从传统的3C产品（计算机-Computer，通讯-Communication和消费电子产品-Consumer Electronic），到新兴的无人机、新能源汽车、人工智能硬件等产品，热设计工程师无不扮演着越来越重要的角色。
作为一门古老的学科，热物理学在人类历史的发展进程中起到了关键作用。第一次和第二次科技革命本质上都是能量利用方式，尤其是热能利用方式的变革。现今，信息技术的发展激发了半导体行业的飞速进步，人们正制造出功能越来越强大的设备，同时，这些产品的耗电量也在急速增加。据统计，2016年中国数据中心总耗电量超过1200亿千瓦时，这个数字甚至超过了三峡大坝2016年全年的总发电量（约1000亿千瓦时）。一个可能难以置信的事实是这其中很大一部分能量消耗实际上是用来控制温度的：数据中心制冷耗费的电能甚至占到了总耗电量的70%。电子产品热设计在节能环保方面的重要性可见一斑。不夸张地说，半导体行业的兴起，使得热物理学又有了新的使命。
合理控制温度是电子产品热设计的核心内容，但它绝不是热设计工作者应该考虑的唯一因素。在施加温度控制方案的过程中，设计师还必须考虑其它多方面的问题。以汽车热设计为例，设计师需要在特定空间、特定环境使用特定的成本可靠地解决温度控制问题。这其中，控制好温度只是基本目标。工程设计和学术课题研究存在的一个巨大差异就是它需要在成本、性能和可靠性之间找到一个最佳平衡点。有时候，即使是对于技术人员，仅靠理论知识和设计经验也仍是远远不够的。除了传热学和流体力学两个基本学科，电子产品热设计还涉及到工程控制学、结构力学、声学、材料学、电学和机械加工等多个学科，不同种类的产品所考量的因素也有巨大差异。随着产品热功率密度的日渐提升，温度问题愈发严峻，一个产品热设计方案的优异程度正对其整体性能表现有着越来越明显的影响。
除了涉及面广，现代产品的研发和更新迭代特征还对热设计师提出了更高的要求。热设计师必须对产品的温度表现有更为深度的洞察，理解传热学、流体力学等与热设计高度相关的理论知识，才能在不制作大量样品测试的情况下设计出合理的方案，从而应对日渐缩短的产品研发周期。不可否认的是，长期工作过程中积累的工程设计经验是十分宝贵的，合理运用这些经验可以避免很多损失，节省开发时间，尤其是通常可以更充分考量生产加工过程的便捷性。但设计师必须意识到当前产品的更新迭代速度。一种产品的形态可能在数年之内产生极大的变化（以手机为例，数年之间，键盘式手机已经几乎消失，取而代之的是大屏幕、超轻薄的智能手机），其对热设计提出的需求也必然随之产生剧变。同时，热设计相关的物料技术水平也在迅速发生着变化，如导热衬垫，2005年之前，导热衬垫导热系数通常在3W/m.K以下，到2017年，已有厂家可生产制造导热系数高达25W/m.K的高柔软度可回弹的衬垫；超薄热管也在2014年之前最薄1mm进步到2016年的0.4mm。因此，热设计师必须具备从工作经验中汲取设计思维，结合甚至推动当前最新的散热技术，不断提升自己解决温度问题的能力。固守既有的设计经验或设计方案，将面临被淘汰的危机。
在撰写热设计相关知识时，本书自始至终尝试将理论和设计方法糅合到实际的产品案例中，来传递热设计思路和方法，期望读者不仅获得书上所描述的热设计知识和经验建议，还能掌握产品热设计考虑方法，具备解决相关散热问题的能力。
作者水平有限，书稿虽几经审改，但其中错误与不足之处必不少见，恳请读者不吝赐教。
新的时代，新的机遇和挑战，热设计大有可为。期待你在本书中有所收获。
后记
感谢您阅读本书。
帮助读者快速、高效地掌握热设计技能，将本书所讲的理论、经验和方法用于解决实际工作中遇到的温度问题，是编写此书的核心目的。真切期望读完本书，您能有所收获！
由于国内没有类似的工程性热设计书籍作为参考，为检验其内容编排的合理性，在本书公开发布前，我基于书籍内容，陆续开发了多套培训教程。结合学员的反馈，对书籍内容进行了多次优化改进。其中一个值得特别提及的改动点是热仿真软件操作部分。我个人的体会是，太多人过于“迷信”热仿真软件的作用了，以至于绝大多数人对热设计技能的学习都弄反了顺序。几乎所有初学者或者想进入热设计行业的人，都想从学习热仿真软件开始。不能否认，热仿真的确非常有用，但学习软件操作对培养初学者的热设计能力几乎没有任何帮助。热仿真能力强绝不指娴熟于软件各项操作，其各类参数的物理意义、各种对象的热学简化处理以及对仿真结果的分析理解才是更难掌握的。设计者在掌握热设计基本概念和理论，熟知各类物料的特性之前就尝试学习仿真软件，往往会遇到无穷多的问题（某参数是什么意义，要不要设定，设置多少；某元器件如何建模，如何简化，是否可忽略），效率极低。但反过来，先尝试掌握基础的热设计知识和常见的设计准则，并深度剖析一些典型产品的热设计方法和优化思路，再去学习软件，却会进步神速。
基于上述原因，我对书稿进行了大幅修改，删除了绝大多数的仿真软件操作内容（软件详细操作仅在培训教程中保留），进一步丰富了设计理论、工程物料选型、设计方法归纳、实际案例分析等内容。
热设计技术是无止境的，我水平有限，仅仅勾勒出了热设计的知识脉络和常见思路。在撰写本书的过程中，我尽最大努力向读者传达了我对产品热设计思路和方法的理解，期望读者不仅能够掌握这些知识，还能领会到知识和设计之间的关联方式，真正习得解决温度问题的能力。电子散热在国内尚属新兴行业，但随着智能时代的来临，其需求正与日俱增。真切希望热设计行业越来越好！
祝君工作顺利，前程似锦！
2.3热辐射（thermal radiation）·· 21