[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]熱設(shè)計(jì)講座-文庫(kù)吧資料
2025-03-28 02:04本頁(yè)面
【正文】 16 2 16 2 20 2 功率器件低熱阻技術(shù) ? ASIC器件物理模型 x y z 20 芯片鍵合方式 IC芯片 焊料 IC芯片 焊料 凸點(diǎn) 焊料 IC芯片 (a) 絲焊 (b) TAB (c) 倒裝焊 微焊接技術(shù)的影響 焊料的影響 基板技術(shù)的影響 基板材料的影響 有機(jī)介質(zhì)材料的影響 介質(zhì)層通孔面積的影響 熱介質(zhì)材料的影響 熱介質(zhì)的影響 芯片功率點(diǎn)分布的影響 (a)位于基板中心 (b)位于基板上部 高效熱控制技術(shù) ? 微通道散熱器 ? 熱管技術(shù) ? 相變冷卻 :液體相變冷卻 :固體相變冷卻 高效熱控制技術(shù) ? 微通道散熱器 Cu絕緣體(AlN)粘接劑芯片SiSiO2結(jié)合面芯片微通道散熱器組裝 激光切割微通道散熱器 MCM與微通道散熱器 零熱阻熱管（ 1） 鉸鏈熱管（ 2） 微型熱管（ 3） 仙人掌熱管散熱器 微型熱管散熱器 薄膜熱電致冷 鉆石薄膜散熱器鉆石薄膜散熱器基于B i2Te3的TE 薄膜金屬化層阻擋層銅帶層接觸層阻擋層銅帶層阻擋層焊料凸點(diǎn)阻擋層金屬化層不同流體的換熱系數(shù) 1 10 100 水氟化物流體氟化物流體水空氣水氟化物流體空氣自然對(duì)流強(qiáng)迫對(duì)流沸騰h (W/cm2℃ 1) 蒸汽 粘度 /(Pakg1) 蒸汽 比熱 /(kJs1 103) 表面 張力 /(Nm3) 蒸汽 密度 /(kg39。 2??eerleP ?? co s39。39。222 ttCq pm ???mtkA ???（適用于順流 — 逆流） （ 1） 由已知條件，由熱平衡方程，求另一個(gè)未知溫度 （ 2）求△ tm （ 5）核算流體阻力 （ 4）由傳熱方程求換熱面積 A （ 3）布置換熱面，計(jì)算傳熱系數(shù) K （ 6）若阻力偏大，則重新設(shè)計(jì) 對(duì)數(shù)平均溫差法 熱交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算（ 1） （ 1）計(jì)算傳熱系數(shù) K （ 2）計(jì)算 NTU及 （ 5）由熱平衡方程求 （ 4）計(jì)算傳熱量 φ （ 3）計(jì)算或查表得有效度 ε 有效度傳熱單元數(shù)法（ ε— NTU） m a xm i n )()( pmpm CqCq39。239。39。39。39。139。 ft ? ℃按近似導(dǎo)熱處理，熱阻 R1為 輻射熱阻 R2為 21 2 10R = / / 10 A W??????? ? ? ℃? ? ? ?442 12R = 6 . 8 /5 . 6 7 ε A T 1 0 0 T 1 0 0t W?? ????? ℃R1與 R2是并聯(lián)熱阻，故總熱阻為 12t12RRR = 5 . 3 2 /RR W?? ℃2 4 5 . 3 2 2 1 . 3ttR? ? ? ? ? ? ℃與假設(shè)的溫差 22℃ 接近 PCB表面溫度為 p2t = ? ? ? ? ? ℃⑧ 電子設(shè)備液體冷卻 直接液體冷卻 蒸汽不再循環(huán) 有攪動(dòng) 發(fā)熱元器件浸入冷卻液（無(wú)蒸發(fā)） 蒸汽再循環(huán) 元器件或組件浸入冷卻液（有蒸發(fā)） TCM技術(shù) 無(wú)攪動(dòng) 間接液體冷卻 冷板技術(shù)（液冷） 泵和熱交換器 泵的選擇 流量 壓力 離心泵 泵的種類(lèi) 齒輪泵 軸流式泵 熱交換器的種類(lèi) 列管間壁式 順流 逆流 叉流 往復(fù)流 緊湊式 單流體冷板 熱 計(jì) 算 傳 熱 冷流體 熱流體 )(39。 氣隙 38 13 12 76 /cm s??st140 130 內(nèi)部輻射熱阻 外部熱阻 屏蔽蓋 內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻 PCB 4w??3R1R2Rpt st50ft ? ℃（ a） PCB在屏蔽盒中的位置 （ b）熱路模型 50ft ? ℃22 0 . 5 1 0 ( )abdmab?? ? ??621 8 .9 7 1 0 /v m s???1005 / ( )pc J kg? ℃ P ?31 .0 6 /kg m? ? 17 .6 1 0 /w m s???3ef 6 10R 200 7 10dv? ????? ? ??1 3 0 /2 .5 = 5 2 80 .9 8ef6J = 0 .0 3 3R ?2G = = 0 . 8 0 6 k g /( m s )?? 2 / 3 2c p rh = J C G ( P ) 3 4 / ( )m? ℃解：①定性溫度 物性參數(shù)： ； ； ； 。為改進(jìn)屏蔽盒內(nèi)部輻射換熱，盒的內(nèi)側(cè)壁進(jìn)行噴漆處理。通過(guò)屏蔽盒間的冷卻空氣流速為 76cm/s，冷空氣的入口溫度為50℃ 。fff ttt ??沿平板流動(dòng)（或沿柱體軸線流動(dòng)） ? ?510?eR對(duì)流換熱的數(shù)值計(jì)算 連續(xù)方程 能量方程 動(dòng)量方程 22202 2 2( ) ( ) ( )u v w Sx y z x y z?? ? ? ? ? ?? ????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ??? ?? —— 流體動(dòng)力粘度； —— 流體運(yùn)動(dòng)粘度； —— 流體定壓比熱； —— 源項(xiàng)； ?vpC0Sk ?tuvw??????pC?????0SrSxp Sx????yp Sy????zp Sz????z方向動(dòng)量方程 y方向動(dòng)量方程 x方向動(dòng)量方程 能量方程 0 1 連續(xù)方程 0 穩(wěn)態(tài)，三維對(duì)流換熱的通用方程為 式中 u 、 v、 w—— x、 y和 z方向的速度分量； 式中各系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所列 輻射換熱的基本概念 吸收率 反射率 穿透率 輻射換熱的基本定律 普朗克定律 四次方定律 基爾霍夫定律 實(shí)際物體的輻射和吸收 黑體的輻射 角系數(shù) 交叉線法 斷面的長(zhǎng)度表面不交叉線之和交叉線之和1212 ???F11111 )11(?? ??? rrEE ???])1 0 0()1 0 0[( 424112 TTAxt ?? ??111121?????? xt有效輻射 平行平板間的輻射換熱 ? ? ? ?? ? ( w ) 41 0 041 0 0 21 TTA ??? ?輻射換熱計(jì)算 黑度 ε: 主要取決于物體表面狀態(tài) 熱阻網(wǎng)絡(luò)計(jì)算法 (兩個(gè)表面以上的輻射計(jì)算 ) 表面熱阻 11111Arb EE???????1bE rE1111 A? ??空間熱阻 112121Arr EE????12? 1rE 2rE1211?A兩表面間 1rE 2rE1111 A? ??1bE 2bE1211?A2221 A? ??? ?? ?21211 2111ffcffttAkttAchkLAch????? ?? ?傳熱計(jì)算 熱流體 冷流體 固體壁 (平壁或圓筒 ) 1wt 2wtAhc111ft 2ftkA? Ahc211ft2ft1wt2wt??k1ch2cho x( w ) 2211221111AchddnkLAch l ????圓筒壁 1ft 2ft122 ddnkL l1wt 2wtAhc11 Ahc212r1r2ft2wt1wt1ft?xok2ch1ch221111121AchkAAchff tt??????肋壁傳熱 ?k2ch1ch1ft 2ft2wt1wt1A2A1ft 2ft1wt 2wt肋效率： ? ?mlmlth??熱 阻 輻射熱阻 對(duì)流熱阻 導(dǎo)熱熱阻 )( WCkAtR ?? ?)( 1 WCAht cR ??)( 1 WCAht cfR ??接觸傳熱 ? ? ? ?? ?? ?2122 212121wwacttA
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