用于大功率激光二极管列阵的硅基微通道热沉研制

将田口稳健设计方法用于面向大功率激光二极管列阵的硅基屋脊式微通道热沉的优化设计,利用正交试验和信噪比分析实现了参数的稳健优化。采用激光二极管条对样品进行了封装和测试。利用砷化镓激光波长的温度漂移系数估算出了中间的激光二极管条的有源区温升。测试结果表明,该微通道热沉的单位面积热阻约为0.070 K•cm2/W,与有限元分析结果基本一致。     

硅微陀螺仪器件级真空封装

为实现硅微陀螺仪真空封装以提高其性能,对硅微陀螺仪器件级真空封装技术进行研究.首先,设计硅微陀螺仪的专用陶瓷封装管壳,并采用钎焊技术进行封帽,采用金锑合金为焊料以满足封装过程中的高温.分析除气工艺对硅微陀螺仪品质因数的影响,除气试验结果表明,将硅微陀螺仪芯片和封装壳体放置在真空炉中进行高温烘烤,能有效地提高硅微陀螺仪的品质因数.制定硅微陀螺仪器件级真空封装的工艺流程,封装好的硅微陀螺仪的品质因数约为10 363.7,约为空气下的50倍.硅微陀螺仪品质因数跟踪测试结果表明,真空封装的硅微陀螺仪存储5个月后,其品质因数降低为最初的55.1%,这表明采用该器件级真空封装技术封装的硅微陀螺仪的真空保持度较差,有待进一步研究.     

低热机械噪声的梳齿式加速度计

文中介绍了一种基于低噪声梳齿变面积型加速度计.采用体硅加工工艺,利用SOI材料30 μm顶层硅制造垂直梳齿,梳齿数目达200对,提高了初始电容,能够充分利用尺寸空间,获得具有低噪特性的加速度计.该种形式的加速度计不需要真空封装,也不需要制作阻尼孔就能满足低噪声要求.器件采用三层材料,利用硅-玻璃键合和BCB键合实现,能够有效提高成品率,并给出了成功流片后得到的SEM照片.最后,对器件进行了频谱响应曲线的测试,测试得到器件在非真空封装及无阻尼孔情况下Q值高达156.95.测试结果表明该器件的设计简化了制造工艺,降低了成本,同时得到提高了Q值,能够降低热机械噪声.     

微通道热沉设计技术初探

半导体器件越小,单位面积的热生成率越大,温度急剧升高导致器件性能改变,因此必须对器件产生的废热进行有效处理.1981年,Tuckerman和Pease提出了利用强迫对流方法致冷微通道的概念,可用于高速电脑芯片、激光二极管阵列、无线电与微波频率放大器等高功率电子器件的有效散热.介绍了微通道热沉的相关物理概念,讨论了几何参数对歧管式微通道热沉冷却性能的影响.     

硅微陀螺仪器件级真空封装技术研究

为进一步提高硅微陀螺仪的品质因数及其稳定性,研究了硅微陀螺仪器件级真空封装的高真空获取技术和真空保持技术。首先,以硅微陀螺仪动力学方程为基础,分析了硅微陀螺仪的误差信号与品质因数之间的关系,并采用稀薄气体动力学分析具有高品质因数陀螺仪的空气阻尼。根据早期真空封装陀螺仪的品质因数跟踪测试曲线,分析了品质因数下降原因。采用程序升温脱附职谱分析法（TPD-MS）分析陶瓷管壳和金属盖板的放气特性,并选用了合理的吸气剂。最后,改进了器件级真空封装流程。测试结果表明,采用改进的器件级真空封装的陀螺仪品质因数最高可达162660,约为早期真空封装陀螺仪品质因数的14倍,且在一年内的变化小于0.05%。     

铜铝微通道热沉的三维数值结构优化

在恒定泵功0.05 W条件下,对水冷铜基和铝基微通道热沉对流换热进行详细数值模拟和结构优化。通过将数值预测结果与前人已发表的试验结果进行对比,验证所使用的数值模型的正确性。同时讨论在恒定泵功下微通道几何结构对微通道热沉中温度分布的影响。模拟结果显示水冷铜基微通道热沉最优的几何结构参数为通道深为580μm,通道宽为90μm,通道密度为100个/cm;铝基微通道热沉最优的几何结构参数为通道深为620μm,通道宽为80μm,通道密度为100个/cm。     

微米行程微膨胀型热开关热特性的仿真与试验

为了提高空间热控分系统的散热调节能力和热环境适应性,设计了一种微米行程的微膨胀型热开关。介绍了热开关的结构组成和工作原理,通过理论-仿真-试验相结合的方式,计算评估了热开关的断开热阻、闭合热阻和开关比等关键热特性。依据热阻网络串并联关系计算热开关的理论特性,断开热阻为301.71K/W,闭合热阻为1.06K/W,开关比约为283.6。基于有限元模型分析热开关断开/闭合过程的瞬态热特性,热端发热功率为18 W时,热开关闭合响应时间为340s,触发温度为35.5℃,闭合热阻约为2.3K/W。在2次热开关性能测试试验中,闭合热阻和开关比分别为1.08K/W、279.4和1.67K/W、180.7,试验数据与理论计算高度一致。同时指出:装配调试过程的不确定性会造成微膨胀型热开关宏观热特性的小区域波动。本文工作可为后续微膨胀型热开关的结构优化设计、机械加工细化和装调方式改进提供参考。     

比较几种大功率LED封装基板材料

研究人员往往通过改变热沉材料、改进封装结构和散热结构等方式来解决大功率LED的散热问题。本文采用简化的等效封装模型,对几种基板材料的等效热阻进行计算,用计算结果来进行比较,从而选择出更为合适的可用于封装大功率LED的基板材料。     

Lamb波压差式微流量传感器

为提高微流体系统中的流量检测灵敏度,增大动态检测范围,实现温度补偿,提出了一种基于Lamb波的压差式微流量传感系统.该传感系统主要由两个Lamb波压力传感器和微通道组成,它利用Lamb波薄膜内应力的敏感特性,以频率计量的方式间接测量微通道两端的压力差;并采用双Lamb波压力传感器构成差动式测量结构进行温度补偿.对长20 mm,宽1 mm,高50 μm的微通道进行了流量测试实验,结果表明:在流量测试范围内,微通道两端的频率差与流量基本呈线性变化,其线性相关系数为0.999 9;在微流量传感器未进行优化的前提下,最小检测量为0.627 μL/s.     

一种基于MEMS技术的新型谐振式微流量传感器

提出了一种新颖的微机械谐振式微流量传感器.该传感器采用电磁激励方式.传感器主要由1个3 μm 厚H型谐振器、1个40 μm厚的悬臂梁平板(2 000 μm×5 000 μm)以及连接平板和框架的2根40 μm厚的支撑梁组成.谐振器采用低应力富硅氮化硅SiN制作,可以方便地使用湿法腐蚀释放谐振器,从而简化工艺流程,提高成品率.文中分析了理论模型、有限元仿真(FEA)、工艺制造和测试结果.测试结果显示,传感器在1 SLM(标准L/min)流量下,频率漂移为500 Hz,分辨率达到5/1 000.但在输出(谐振器频率漂移)和输入(气体流量)间存在二次曲线关系.     

热管废热回收蒸发器在浊水余热回收中的应用

针对污水的特性,为避免生活污水与热泵工质R22产生交叉污染,从而导致系统不能正常运行的可能性,提出在污水与热泵系统工质R22之间采用一个热管换热器,得出在系统增加了一个热管换热器的情况下,污水流量一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵系统R22工质蒸发温度,污水废热回收热量随污水进口温度的增大而增大,其中热泵工质蒸发温度的增幅最大,达到65.79%,废热回收热量的增幅最小,为6.8%,污水入口温度一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵工质蒸发温度,废水回收热量随着污水流量的升高而升高,但是热泵工质蒸发温度的和性能系数COP值的增幅减少,热泵制热量,热管工质蒸发温度以及废水回收热量的增幅缓慢增加.     

脉动热管稳态运行的理论模型研究

建立了脉动热管稳态运行机制的物理和数学模型。针对脉动热管中工质的实际流动状态,改进了模型中的流动机理和毛细滞后阻力机理,并耦合脉动热管的充液率、蒸发凝结两相传热模型进行了迭代求解。结果显示,潜热传热量占总传热量的比例在30%以内,管内工质流动属于湍流流动状态,表明改进后的求解模型比较符合脉动热管实际运行工况,较为准确地反映了脉动热管的流动和传热规律。     

高温热管换热器的研究与工业应用

介绍了以液态金属热管技术为代表的高温热管换热器的研究与工业应用。研究内容涉及液态金属热管传热性能及其传热极限的研究、高温热管换热器整体传热特性及效率的试验研究、液态金属热管工业应用安全性的研究、低合金钢－液态金属热管相容性的研究、高温热管换热器的模拟优化研究。基于理论及实验研究基础，高浊热管换热器得以在工业领域应用，介绍了高温热管热风炉与高温热管取热器的工业应用实例。     

一种微小通道换热器的设计和试验研究

目前阵列系统的集成度与功率越来越高,给电子元器件的冷却及可靠工作带来了严峻的挑战.文中主要介绍了一种针对高热流密度功率器件散热的微小通道换热器的理论计算和仿真分析过程,并进行了多方案的热性能测试试验.试验结果表明:该微小通道换热器在一定的边界条件下能够满足热流密度为200 W/cm2器件的散热需求和工程应用要求.     

制动器摩擦热效应分析

以现代摩擦理论为基础,依据试验结果定性地分析了制动器摩擦副摩擦热的产生扩散及对摩擦副性能的影响，不同对偶摩擦副其“热影响表面层”摩擦性能的变化以及＂热分解温度＂的重要意义。制动器在长时制动或重复制动工况下，摩擦温度不断升高,在摩擦材料浅表层积聚高的热量从而引起摩擦材料摩擦性能的变化。不同对偶摩擦副摩擦因数随温度的变化规律有所不同,但温升高于“热分解温度”后，摩擦因数均显著下降，因此了解摩擦材料热分解温度是制动器设计和运行的关键所在。     

空调器中管翅式换热器的强化传热设计

为了提高换热效率,换热器的结构从多方面进行了强化传热设计.介绍了如今应用范围比较广泛的几个设计理念,并对其进行分析总结.     

洗瓶机的热系统故障分析

论述洗瓶机热系统的热传递途径和热损失途径，结合24000BPH生产线洗瓶机热系统故障造成的严重后果，分析造成这一故障的原因及其解决的方法。     

某型电源热设计及其分析

随着电子器件的高度集成化及加工制造工艺手段的不断提高,电子设备功率密度越来越大,热设计面临着严峻的挑战。文中首先介绍了热设计应遵循的基本原则,然后具体介绍了选择冷却方式的准则;通过某型电源的传统热设计过程与有限元软件热分析的对比,凸显了有限元软件的优势,通过软件的对比分析得出优化设计方案,最后总结了电源热设计时的注意事项,对同类设计具有参考价值。     

机舱内旅客座椅的动态热特性实验研究

现代民用飞机座舱内设置有众多的设施包括座椅、内壁、生活设施等都具有明显的蓄放热特征。而在热载荷动态计算过程中,舱内设施蓄、放热性能对空调系统加热、制冷负荷有显著影响。在这些舱内设施中,座椅所具有的热容最大,并且其结构和边界条件及其复杂,座椅蓄放热特性对座舱动态热载荷仿真计算结果的准确性有很大影响。如果采用纯理论的方法,无法判断座椅动态建模中相关边界条件和系数的确定是否准确。因此本文将通过座椅动态热特性实验研究,对座椅的动态蓄放热特征数学模型进行验证。     

空调性能试验装置用热管空气热回收器的数值模拟

采用CFD方法对热管空气热回收器进行了数值模拟研究,分析了其冷凝段和蒸发段空气侧的温度场和速度场。模拟了不同管排组合方式、不同室内外温差及不同风量对热管空气热回收器换热性能的影响。结果表明,1对1管排组合的总换热量最大,2对2管排组合其次,4对4管排组合最小;并发现模拟结果与试验结果误差在5%以内,验证了所建模型的合理性。模拟结果为实际工程应用提供数据支持。