大功率激光二极管列阵的硅基微通道热沉研制

为了提高大功率激光二极管列阵的散热效率以便提高其寿命和波长稳定性,研制了一种封装集成度较高的屋脊式硅基微通道热沉.将田口稳健设计方法用于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.以(110)单晶硅作为基片,采用KOH各向异性刻蚀和硅-玻璃-硅三层阳极键合方法制作出了通道宽度约为50 μm的微通道热沉,通道壁面粗糙度优于0.1 μm.采用激光二极管芯片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激光二极管的有源区温升,从而计算出了热沉的热阻.测试结果表明,该微通道热沉的单位面积热阻约为0.070 cm2·K/W,与有限元分析结果基本一致.     

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.     

波状细通道热沉熵产研究

基于锯齿形细通道热沉,提出一种波状细通道热沉,并采用CFD软件对3种细通道热沉进行模拟分析。结果表明,低进口流体Re数时,锯齿形细通道热沉的传热能力略高于波状细通道热沉。     

垂直腔面发射激光器温度控制装置的设计

介绍一种VCSEL(垂直腔面发射激光器)激光二极管温度控制装置的设计.该装置采用了圆筒形的热沉、圆筒形TEC(热电制冷器)和冷却板,把激光管置于圆筒形的冷却板之内,由于圆筒形的热沉、TEC和冷却板与激光二极管接触面积较大,所以无形中提高了温度控制系统的散热和加热效率,从而提高了系统的温度稳定性和控制范围.     

非均匀热流下功率模块微小通道热沉传热特性研究

针对飞行器大功率电动舵机伺服系统功率模块内各器件发热损耗不同引起温度不均的问题,开展非均匀热流下微小通道热沉传热特性分析。依据功率模块三相桥电路的实际构型和工作特点,在数值计算方法和网格无关性验证基础上,利用FLUENT建立多种结构微小通道热沉的数值模型,对冷却通道在高、低热流区的典型周向传热特性及热沉总体性能进行探讨。研究发现,相同通道截面下,各通道圆周方向壁温呈非均匀分布,但不同通道的相同位置处局部传热系数较为一致;对于等流通面积的变截面冷却通道,通道数量及结构对局部传热影响突出。非均匀热流分布和通道流向、通道构型相匹配有助于改善基底均温性,渐缩通道构型和小截面多通道构型强化传热优势明显,具有较低热阻和较好均温性。     

基于CFD三维集成电路微通道传热特性分析

三维集成电路（3D IC）由于其高热密度，给其热管理带来了巨大挑战。微通道热沉因结构紧凑、散热能力突出，是解决三维集成电路散热问题的有效途径。本文以三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道热沉为研究对象，利用计算流体动力学（CFD）方法对三维集成电路单层不同形状的横截面的微通道的热特性进行数值仿真分析。实验结果表明，不同形状的横截面的微通道，有着不同的散热性能，针对矩形横截面的微通道和圆形横截面的微通道进行比较，矩形横截面的微通道有着更好的散热性能。     

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。     

浅谈电子设备热控制技术

介绍了恶劣环境下电子设备热控制技术,从热控制的基本原理出发,对电子设备热控制技术进行了分析,电子设备热控制是产品可靠性设计的一项重要指标.它的基本任务是在热源至热沉之间提供一条低热阻的通道,保证热量迅速传递出去,以满足产品的质量.     

4500—MTS新型的光电组件测试系统

美国吉时利仪器公司新型的针对高速、更多通道的激光二极管组件的自动化测试解决方案——4500-MTS新型的光电组件测试系统面市。该产品极大地提高测试速度,降低制造成本。 4500-MTS典型的应用是光纤通讯系统的元器件测试,例如可调谐激光二极管、激光二极管组件、拉曼放大器泵浦激光二极管组件以及其它的有源光电器件。4500-MTS是月前唯一的开放式结构的组件测试系统,在具备足够强劲的源输出能力、快捷的测试速度和足够高的测试精度的基础上,大大降低测试成本,从而显著地消减生产制造成本。     

纳米流体强化波浪型细通道热沉传热研究

为了探究纳米流体对波浪型细通道热沉的传热特性影响,以体积分数为1%的Al_2O_3纳米流体为工质,采用数值模拟方法对比研究热沉内去离子水和纳米流体的强化传热特性。得到了2种工质在波浪型细通道内的温度场和热沉底面温度的分布情况,以及雷诺数与传热系数之间的关系。研究结果表明,纳米流体能强化热沉的换热性能,但是效果不显著。     

临近空间光学遥感器热设计

为了保证光学遥感器在平流层空间热环境中安全可靠地工作,对工作在平流层内的光学遥感器进行了热分析。分析了运行在25 km以上空间的飞艇要经历的平流层的环境特点,包括平流层内的大气密度、温度分布等。建立了平流层光学遥感器的传热数学模型,分析了遥感器的迎风面、侧面和背风面在顺风飞行和逆风飞行情况下的对流情况,计算得到在逆风飞行和顺风飞行时迎风面、侧面、背风面的对流换热系数分别为5.009,8.259,3.33 W/(m2.K)和2.609,2.959,1.005 W/(m2.K)。最后,根据稳态换热平衡方程,利用热分析软件分析了光学遥感器在两种极端工况下的温度场分布。结果显示,采用热控措施后光学遥感器的轴向温差从15°减小到了2.7℃,飞艇与空气的对流换热系数随着它们之间的相对速度的增大而增大。结果表明,本文采用的热控手段可以减小遥感器的温差,这为进一步开展平流层光学遥感器的热分析奠定了基础。     

光谱成像仪CCD组件热分析及验证

某型光谱成像仪是一台集多光学通道和多探测器于一身的复杂的空间光学遥感器,其光机结构、安装方式和载荷分布均呈非对称形式,整机热控十分复杂。CCD组件作为成像的重要组成部分,同时也是整机热控的难点,其热设计的好坏直接关系到成像的质量。本文着重讨论分析了某型光谱成像仪CCD组件热设计的特点,给出了相应的热设计方案,应用IDEAS-TMG对此组件进行了仿真分析,达到了热控设计的指标要求,最后通过试验对热设计方案进行了验证。     

大功率固态功率管热设计优化及验证

为研究大功率固态功率管的传热问题,文中以某风冷固态功率管为例,介绍了其结构形式,分析了从功率管管壳到空气热沉之间的主要热阻,通过热设计软件进行了仿真计算。计算结果表明,造成功率管温升较大的热阻有对流换热热阻、导热热阻和接触热阻。为了降低功率管的结温,对每个热阻分别进行了优化设计和计算,通过试验对优化后的模型进行了验证,测试结果与仿真结果一致。最后还对大功率固态功率管的热设计优化方法进行了介绍。     

热管模组在机载ATR密闭机箱中的应用研究

某机载电子设备（ATR）密闭机箱内集成了多个中央处理器（Central Processing Unit, CPU）热源,单个CPU热源的热功耗达到了80 W。为了解決整机在高温环境下的散热问题,文中给出了一种基于热管模组的机箱散热结构。通过对热管模组的结构设计,在实现机箱密闭结构的基础上,将每个热源的热量快速传导至机箱两侧的风道内,提高了热源与外界热沉之间的导热效率。对热管模组中的热传导结构、肋片散热器的参数设置以及风机选型进行了理论分析计算,得出了热管模组具有导热效率高、热阻低的性能特点。借助ANSYS Icepak热仿真软件,对热管模组的散热性能进行了模拟仿真,并对仿真结果与设备在高温试验环境下CPU的温度测试结果进行了对比。对比结果表明,热仿真在设计阶段能够比较真实地反映热设计效果,热管模组的散热性能满足机箱的散热需求,解决了机箱内部多热源的散热问题。文中解决ATR密闭机箱多热源散热设计的有效方法对类似机箱的热设计具有参考价值。     

基于接触热阻的磨齿机电主轴热特性分析

大规格数控成形磨齿机高速电主轴系统在加工过程中产生大量热量,导致砂轮主轴产生相应热变形,影响加工精度。针对这一现象,提出了一种考虑接触热阻的瞬态热-结构耦合分析方法。该方法基于分形理论,利用W-M分形函数表征结合面接触状态,使用均方根测度法对分形参数进行识别。结合基体热阻和收缩热阻的影响计算结合面间总接触热阻,并计算热源发热量及各部件的对流换热系数,建立了综合考虑内部热源、边界条件和接触热阻的综合有限元模型,获得热误差仿真结果。分析电主轴温度及热变形在是否考虑接触热阻情况下变化差异。最后建立电主轴系统热误差测量试验平台,通过试验验证了该方法的准确性和可靠性。通过仿真得到温度及热位移量与实验值基本一致。     

内置微通道T/R组件壳体设计及试验研究

为了降低界面热阻对微通道散热性能的制约,提出了一种组件壳体内置微通道散热单元的设计架构,以满足新一代高功率芯片T/R组件的热控需求.对内置微通道的传热特性进行数值仿真分析,优选出最佳结构参数组合.基于优选设计参数,整合UV-LIGA微细加工技术、精密扩散焊接技术及微组装技术,完成内置微通道散热单元T/R组件的模拟样件研...     

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。     

风冷有源相控阵天线热设计

T/ R 组件作为天线阵面的主要热源,其最高温和均温性控制是有源相控阵天线热设计的核心内容。文中针对某风冷相控阵天线的热控设计要求,从规划和控制各级传导热阻、接触热阻和对流热阻的全新视角分析了天线阵面的热设计过程,通过仿真对设计进行了优化,并对系统的设计结果进行了热测试,验证了该方法的可行性。     

Thermal network modelling of an LPV test-rig

A material property which is often used in the comparison and selection of polymer based materials used for dry rubbing journal bearings is the Limiting Pressure-Velocity (LPV) value. In a large pressure and velocity range this value is determined by the maximum temperature and compressive strength in the contact area. The temperature is related to the amount of heat generated in the contact area between shaft and bearing and the total thermal resistance from that contact area to the ambient atmosphere. This thermal resistance is therefore not only determined by the bearing itself but also by the assembly as a whole in which that bearing has been used.The LPV-value for a particular material measured on a particular test-rig is therefore dependent on the thermal resistance of that test-rig and cannot be compared directly with an LPV curve for that same material measured on another test-rig which has a different thermal resistance.In this paper a thermal model is used to calculate the heat generation and transport in an LPV test-rig and the results of this model are verified with some experiments.Furthermore it is shown how the material properties such as friction coefficient and melting temperature obtained by another material testing method viz the so-called Finger Print (FP), in combination with the calculated thermal resistance of the test-rig, can be used to predict LPV-values for a material on that test-rig.     

非接触式功率传输滑环热力学仿真与分析

为克服接触式滑环寿命短、安全性能低的缺陷,设计了一种具有冗余备份的非接触式功率传输滑环装置,并对整体结构进行热分析。首先,对非接触式滑环建立热学理论模型,并对各部件温升和热阻及热源进行分析;其次,对磁芯损耗进行理论计算,并通过电磁场仿真进行验证,计算线圈损耗和轴承摩擦损耗等其他热源;最后,根据热源以及换热条件等参数进行热学仿真,获得非接触式滑环的稳态温度分布和热流分布。仿真表明,该装置温度在相应材料耐受范围内。