灯饰照明知识
灯饰知识:芯片微通道换热器的数值模拟与分析
作者:灯饰之家  建材之家    2017-02-25  浏览:29
灯饰之家讯:作者阮庭德/李保国单位上海理工大学分类号TU995发表刊物半导体光电发布时间2014年4月
0 引言

随着电子芯片行业的飞速发展,电子元器件的运算速度、工作性能的不断提升,芯片的发热量和发热功率也不断增加。著名的“10℃法则”指出,电子芯片的工作温度每升高10℃,其工作可靠性将会降低50%[1]。目前电子芯片散热最常用的方法是强制风冷,然而随着芯片的高度集成化、高热流密度化,传统的风冷已达到了冷却极限,不能满足功率日益增大的电子芯片的散热要求。微通道水冷技术以其优越的散热性能越来越受到关注。目前水冷散热器的结构设计以及性能测试主要通过实验的方法进行验证,但这种方法存在周期长、结构加工难度大、实验数据误差大,同时还会造成材料浪费等问题。

随着计算机性能的提高和计算流体力学的飞速发展,通过计算机模拟仿真得到实验结果成为了现实。本文通过建立芯片微通道水冷散热器三维模型,运用ANSYS软件对影响散热性能的三种因素进行模拟分析,得出不同因素对芯片温度场分布的影响,为实验提供了有力的理论指导,缩短了实验周期,节约了实验成本,能有效减小实验误差。

1 芯片微通道散热器模型的建立

散热器的工作原理:冷却液体在泵的作用下先增压,增压后的冷却液进入吸热盒(水冷头),与高热流密度的发热芯片进行热量交换;换热过程结束以后,吸热升温的高温冷却液在泵压的驱动下再次进入外部散热器,在强制风冷的辅助下进行散热,高温冷却液经过散热器散热后温度降低,降温后的冷却液再次在泵的驱动下进入吸热盒吸热,然后进入散热器散热,这样循环往复,周期性地将芯片的发热量释放到周围环境中,实现芯片降温冷却的目的。

本文所使用的芯片微通道散热器模型如图1所示。该芯片散热器的长50mm、宽30mm、高7mm、壁厚5mm、进出口直径为4mm,散热器内部采用矩形微通道结构,矩形肋的厚度为0.22 mm、肋间距为0.38mm、肋高为5mm、肋长为20mm。散热器底部的方形结构就是电子芯片(如图2 所示),尺寸为20mm×20mm。

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