基于微电子冷却的流体传热数值模拟文献综述

 2021-11-02 08:11

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1 研究背景及意义随着微电子技术的飞速发展,在工艺尺寸缩小的同时,集成化程度得到提高,集成规模也在不断扩大,微电子元器件功率密度不断上升。

根据研究[1]发现当电子元件的工作温度在70C至80C时,温度每升高1C,电子元件的可靠性将下降5%,散热已经成为微电子技术发展路上不可回避的问题。

典型的微电子冷却技术有液冷方式、主动式固体制冷技术、主动式气体制冷技术。

本课题主要讨论液冷方式。

表1-1[2]总结了几种常见的散热方法的优缺点。

可以看出,对于未来电子产品朝着集成化和微小型化发展的趋势来言,液体的热导率与空气相比要大得多,因而作为冷却工质其冷却效果更佳。

在以液体为散热介质的三种散热方法中,具有散热能力好、结构紧凑和体积小等优点的循环液冷技术是未来电子设备最有前景的冷却方法之一。

液体冷却主要包括直接冷却或间接冷却、气液相变冷却、液体射流冲击冷却、滴液及喷淋冷却等。

典型的液冷方案[3]有以下几种:微通道冷却、热管冷却、合成微喷(NETS)及振动制冷器(VIDA)等。

表 1-1 常见的散热方法的优缺点散热方式散热能力散热介质结构形式安全可靠性成本经济性空气冷却差空气简单安全可靠低成本喷射冷却一般空气简单安全可靠低成本热管相变好液体一般安全可靠低成本循环液冷非常好液体一般存在泄漏问题高成本喷雾冷却非常好液体复杂存在泄漏问题高成本1.1 微通道冷却微通道冷却是在定向硅片或者在基板上利用各向异性蚀刻等技术制造出微尺度通道,液体在流过微通道时通过蒸发或者直接将热量带走。

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