大功率集成電子器件熱仿真分析及液冷系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，電子器件的應(yīng)用遍布各個(gè)領(lǐng)域，且隨著科技的發(fā)展，電子器件的發(fā)展逐漸趨于微型化和集成化。微型化和集成化的電子器件不僅增大了加工和裝配難度，同時(shí)增大了電子器件的散熱難度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕大部分的電子器件損壞是由于溫度過熱引起的。所以，大功率集成電子器件的散熱問題對(duì)電子器件的正常使用至關(guān)重要。在眾多的電子器件熱控制手段中，強(qiáng)迫液冷方式因具有較高的散熱效率成為電子期間應(yīng)用領(lǐng)域的一項(xiàng)熱點(diǎn)。
　　本文以某大功率集成電子器件為熱設(shè)計(jì)對(duì)象，分析其

2、發(fā)熱特點(diǎn)，并設(shè)計(jì)出一套基于液冷冷板的強(qiáng)迫液冷循環(huán)系統(tǒng)。首先，建立大功率電子器件的物理模型，并對(duì)大功率集成電子器件進(jìn)行了熱仿真模擬，包括電子器件的瞬態(tài)熱仿真模擬和穩(wěn)態(tài)熱仿真模擬。通過電子器件的瞬態(tài)熱仿真，得到電子器件在飛行段達(dá)到溫度上限125℃的時(shí)間隨冷板厚度的變化關(guān)系，即冷板厚越大電子器件達(dá)到溫度上限的時(shí)間越長；通過電子器件的穩(wěn)態(tài)熱仿真分析，得到電子器件端子側(cè)面平均溫度小于70℃時(shí)，能保證電子器件內(nèi)部芯片溫度低于125℃。
　　其

3、次，根據(jù)電子器件的熱仿真模擬結(jié)果，設(shè)計(jì)換熱的液冷冷板。首先根據(jù)電子器件的結(jié)構(gòu)形式及端子孔的位置并考慮加工難度，對(duì)不同流道鋪設(shè)方式和流道彎角形式的冷板進(jìn)行流動(dòng)和換熱表現(xiàn)的比較，最后選擇流道形式為半圓彎角45°斜流道的冷板進(jìn)行后續(xù)的流動(dòng)和傳熱分析。流動(dòng)和傳熱分析包括三部分：冷板流道截面當(dāng)量直徑和深寬比對(duì)內(nèi)部流體流動(dòng)和傳熱的影響；并根據(jù)熵產(chǎn)理論分析了流體在流動(dòng)和傳熱過程中造成的能量損失；從冷板內(nèi)流體的流動(dòng)和傳熱表現(xiàn)以及能量損失三個(gè)方面對(duì)冷板進(jìn)