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，電子器件的應用遍布各個領域，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，同時增大了電子器件的散熱難度。據(jù)統(tǒng)計，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電子器件的正常使用至關重要。在眾多的電子器件熱控制手段中，強迫液冷方式因具有較高的散熱效率成為電子期間應用領域的一項熱點。
　　本文以某大功率集成電子器件為熱設計對象，分析其

2、發(fā)熱特點，并設計出一套基于液冷冷板的強迫液冷循環(huán)系統(tǒng)。首先，建立大功率電子器件的物理模型，并對大功率集成電子器件進行了熱仿真模擬，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到溫度上限125℃的時間隨冷板厚度的變化關系，即冷板厚越大電子器件達到溫度上限的時間越長；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，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，設計換熱的液冷冷板。首先根據(jù)電子器件的結(jié)構形式及端子孔的位置并考慮加工難度，對不同流道鋪設方式和流道彎角形式的冷板進行流動和換熱表現(xiàn)的比較，最后選擇流道形式為半圓彎角45°斜流道的冷板進行后續(xù)的流動和傳熱分析。流動和傳熱分析包括三部分：冷板流道截面當量直徑和深寬比對內(nèi)部流體流動和傳熱的影響；并根據(jù)熵產(chǎn)理論分析了流體在流動和傳熱過程中造成的能量損失；從冷板內(nèi)流體的流動和傳熱表現(xiàn)以及能量損失三個方面對冷板進