基于MEMS的微介電液滴沖擊冷卻系統(tǒng)建模及其實施技術研究.pdf

1、隨著電子元器件集成度的不斷提高，微電子系統(tǒng)的熱控制問題越來越嚴重，成為急需解決的難題之一。本文在分析傳統(tǒng)的冷卻方法的基礎上提出了基于MEMS的微介電液滴沖擊系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)的建模及其實施技術開展研究。 本論文主要研究內容如下： 1、冷卻系統(tǒng)的研究。提出一種壓電微噴嘴，分析微液滴的產生過程、微液滴沖擊固體表面的模式以及沖擊液滴與熱表面熱傳導過程，沖擊液滴的泡狀沸騰換熱，影響換熱系數的因素以及冷卻劑的選擇。 2、微機

2、電系統(tǒng)MEMS器件的建模基礎。介紹了微機電系統(tǒng)MEMS的建模層級，提出了集總參數建模方法、節(jié)點分析法和行為建模語言VHDL-AMS三種MEMS建模方法，重點討論了MEMS多物理耦合場的建模分析。 3、動力系統(tǒng)的研究。提出了靜電無閥微泵的設計方案，建立了微泵膜片的有限元模型，采用直接耦合法模擬分析了微泵膜片在靜電驅動下產生的形變和由此引起的微泵腔體體積的變化，得出了膜片厚度、半徑、電極間隙和驅動電壓對微泵腔體體積變化的影響。微泵膜

3、片的動態(tài)特性與微泵的工作效率密切相關，本文得出了膜片振動的固有頻率與膜片厚度之間的關系，并進行了模態(tài)分析、諧響應分析、瞬態(tài)動力學分析。微泵的流量和壓力是微泵的重要工作參數，應用有限元流固耦合分析對流體進行模擬，并模擬出流量隨時間的變化情況，從而較為全面的認識了微泵系統(tǒng)的流體特性。 4、設計了微液滴沖擊冷卻系統(tǒng)實驗結構，從所需測量數據及觀察現象入手設計實驗平臺的輔助設備，從一個控制系統(tǒng)的構成入手設計了實驗平臺的控制系統(tǒng)，并擬定實驗