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文檔簡介
1、研究表明,芯片級的熱流密度已經(jīng)高達(dá)100W/cm2,目前常規(guī)的芯片冷卻方式已不能滿足日益增長的高熱流密度芯片的冷卻要求,所以尋找高效低成本的冷卻介質(zhì),并采用高效能的冷卻輸運(yùn)方法已成為研究的熱點(diǎn)。
本文將流化冰這種新型相變冷卻介質(zhì)應(yīng)用于電子芯片的冷卻中,主要進(jìn)行了兩部分內(nèi)容的研究:(1)通過自行設(shè)計(jì)的冷卻散熱裝置,進(jìn)行了不同流量流化冰對芯片冷卻效果影響的實(shí)驗(yàn)研究。(2)利用FLUENT軟件模擬分析了導(dǎo)流板長度分別為55mm、
2、60mm、70mm、80mm、85mm、90mm和93mm,流化冰溶液的質(zhì)量流量分別為0.4kg/s、0.3kg/s和0.2kg/s時的冷卻效果,考察了不同流化冰流量和流道尺寸對芯片冷卻性能的影響,并分析了流道中流體的溫度、速度和壓力分布。在給定條件下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的規(guī)律一致,芯片表面穩(wěn)定溫度的實(shí)驗(yàn)值與模擬值的誤差集中在2%~5%之間。
研究結(jié)果表明:(1)隨著流化冰溶液流量的增大,冷卻速率加快,芯片表面溫度降低,相
3、同條件下流化冰溶液的降溫速率為0.7℃/s,明顯高于其他冷卻方式。(2)當(dāng)流量一定時,芯片表面溫度隨導(dǎo)流板長度的增加而降低。導(dǎo)流板長度L在55mm、60mm和70mm區(qū)間內(nèi)變化時降溫效果較為平緩,達(dá)到80mm以上時產(chǎn)生劇烈降溫效果。當(dāng)L=90ram時,芯片表面溫度穩(wěn)定于29℃,且各測點(diǎn)間的最大溫差由導(dǎo)流板長度為55mm時的13℃減小至1.1℃,繼續(xù)增加L至93mm時,芯片表面溫度降低,但是溫度分布分層嚴(yán)重。因此,綜合考慮降溫效果與芯片表
4、面溫度分布的均勻性,導(dǎo)流板的長度應(yīng)處于流道長度的83%-93%之間。(3)增大流化冰溶液的流量與導(dǎo)流板的長度對芯片冷卻都有強(qiáng)化作用,但是流道內(nèi)的壓降也隨之顯著增大,相比于流道內(nèi)的能量損失,芯片溫度的降低代價過大,本文給出了流化冰流量、導(dǎo)流板長度及芯片表面溫度相對最優(yōu)值的選取方法。
總之,在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)在保證系統(tǒng)對芯片進(jìn)行有效降溫且冰晶可以完全融化的前提下,合理設(shè)計(jì)影響系統(tǒng)性能的條件,使流化冰潛熱巨大的優(yōu)勢得以最大程度的利
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