大功率LED散热用微通道铝基板的有限元仿真

对带微通道的铝基板上封装的不同功率LED,用Comsol Multiphysics软件对其温度场进行了有限元模拟,重点研究了微通道的孔大小、孔间距、绝缘层的厚度和热导率对基板散热性能的影响,结果表明:铝基板厚度为1.5mm左右,微通道方形孔,孔长0.8mm,孔间距0.8mm,绝缘层厚度50μm,热导率1.5 W/(m·K),为最佳散热性能铝基板.微通道铝基板封装3W灯珠与普通铝基板和氮化铝基板相比,热阻分别下降了5.44和3.21℃/W,表明微通道铝基板能更好地满足大功率LED散热的需求.     

基于LTCC的微通道散热设计

设计了基于LT℃C(低温共烧陶瓷)的微通道散热模型,运用ANSYS软件对其进行了热—流耦合仿真分析,并制作了试验样件.测试结果显示,在环境温度25℃、冷却水入口水温25℃、入口流量27 mL/min、热源功率30 W的工况下,系统平衡时的最高温度为79.3℃,与仿真结果的85.7℃较为吻合,等效散热通量达到120 W/...     

芯片散热微通道仿生拓扑结构研究

为提升高热流密度芯片的散热能力,借鉴自然界中众多具有优良传质传热特性的网络拓扑,设计了多种仿生微通道拓扑结构.利用数值模拟方法,分析了不同拓扑结构的散热效果及压降特性,结果表明不同拓扑结构的散热能力存在一定差异,且芯片热流密度越高差异越明显.对数值分析中综合性能优秀的蜘蛛网结构的散热特性进行了理论分析,并通过3D打印加工了微通道散热器,测试表明其散热能力和压降相对现有平直微通道均有明显提高.     

LTCC中埋置大功率芯片散热的三维有限元分析

采用有限元软件ANSYS建立了一种适用于特定需求的低温共烧陶瓷基板(LTCC)中埋置大功率芯片微波组件的三维热模型,在主要考虑传导和对流散热的情况下,对三维模型进行了温度分布和散热情况的模拟分析.考察了结构中主要材料如冷板、灌封胶等对散热的影响,并定量分析了空气强迫对流系数对整体最大结温的影响.研究结果表明:增加冷板面...     

仿真软件在LTCC研究中的应用

结合仿真软件技术以及LTCC(低温共烧陶瓷)技术的发展趋势,分析了有限元仿真软件在LTCC材料研发中的应用,重点分析了在LTCC复合材料上的仿真应用。基于多个案例分析了电路仿真以及三维结构仿真软件在LTCC新型器件开发中的应用。     

大功率三维系统封装散热微通道结构优化

从微通道截面形状参数及微通道数目角度对大功率三维系统封装进行了散热优化分析。基于正交试验的设计方法对影响三维系统封装散热特性的微通道截面参数及微通道数目进行了试验设计,并利用ANSYS的FLOTRAN热流体耦合分析了上下层芯片结温、流体压力差等表征三维系统封装散热特性的因素。最后,综合考虑芯片温度、三维系统封装的可制造性和结构设计合理性,优化了微通道截面形状参数及微通道数目参数,实现了三维系统封装的散热优化。     

基于渐进结构法的散热通道构建技术

针对高热流密度问题,基于渐进结构优化方法的基本原理,构建高效的散热通道。以热耗散最小为优化目标,建立传热结构数学优化模型;通过敏度计算,将低效单元逐步转换成低导热材料;以若干平面和三维薄壳结构的典型算例为对象,得出优化结果,并与密度法所得结果进行对比;结果表明,渐进结构优化方法不仅适用于平面结构,而且适用于三维薄壳结构的散热通道的构建。     

微通道的流动阻力分析

针对在恶劣温度条件下工作的芯片热控制问题,提出由微泵、微通道、热电模块、智能控制单元、散热片以及液体管道等构成的微通道对流换热设计思想。数值仿真分析了换热微通道结构的速度和压力分布,计算了管道、微通道等部件的阻力损失和换热系统的流动阻力曲线,确定了系统必需的微泵工作性能参数,求解了微泵的最佳工况点。最后,制作了微通道对流换热装置,测得了系统流量和流动阻力,证实了可用经典流体理论来分析该系统的流动阻力。     

基于分形理论的三维系统封装微通道布局设计

为了更好地解决大功率三维系统封装(3D-SIP)芯片散热的问题,将分形理论和翅片型微通道相结合,应用于微米级的微通道布局中,形成新型的平行翅片型微通道、交错翅片型微通道、树状翅片型微通道3种布局.在ANSYS的FLOTRAN中建立了相应模型,得到了大功率芯片结温、芯片温差和3D-SIP的热阻,比较了3种微通道布局对大功率3D-SIP散热特性的影响.研究结果表明,相比其他两种微通道布局,树状翅片型微通道布局使3D-SIP的大功率芯片散热效果最好,为大功率3D-SIP的散热设计提供了很好的参考依据.     

基于类水滴状微结构的微通道流动和散热性能研究

为了有效提高微通道散热器的散热性能,设计了 一种含有类水滴状微结构的微通道散热器,并采用仿真模拟方法研究了微通道内类水滴状微结构的数量和高度变化对微通道的压力损失和散热性能的影响.在热流密度为100 W/cm2,入口端流体速度为1 m/s的条件下,设计了 9组不同的含类水滴状微结构微通道.其中的5组通过改变单条微通道内类水滴状微结构的数量进行研究,得出当微结构数量为7时微通道的综合散热性能最优,其微通道底面平均温度下降了 18.42 K,散热系数提高了 37.63％.同时在微结构数量为7的基础上再次设计4组微通道,研究了微结构的高度对微通道散热性能的影响,得出当各微结构的高度沿流体流动方向逐次增高时,散热系数几乎不变,压力损失降低了 11.93％.     

LTCC封装散热通孔的仿真与优化设计

低温共烧陶瓷（LTCC）封装散热通孔设计是集成电路封装设计的重要内容之一。以某CLCC40型LTCC外壳为例,使用有限元仿真软件对几种不同的散热通孔设计进行3D建模和稳态热仿真。通过对比芯片结到外壳的热阻仿真结果,得到了散热通孔的优化设计方案。仿真结果表明,采用该设计的LTCC外壳的散热效果优于质量分数为92%的氧化铝陶瓷外壳,但略差于氮化铝陶瓷外壳。     

微通道液冷冷板散热特性研究

本文研究了3种典型构型微通道冷板的散热特性,分别为冷板盖板与翅片焊接、冷板盖板与翅片不焊接以及翅片双面插排形式.对比了3种不同构型冷板的散热能力并对3种构型冷板的流阻特性进行了研究,发现翅片排布越密集流阻越大,越不利于整个液冷系统的流量分配.研究了冷却液流量对功率芯片温度的影响,发现冷却液流量较小时,流量增加可大幅降低...     

大功率LED模组散热基板结构研究

大功率LED模组散热直接影响其光效和使用寿命。通过建立相应的有限元模型,运用有限元(FEM)分析方法,对大功率LED模组温度在散热基板内的分布进行模拟计算,采用嵌入高导热环的基板结构,提高大功率LED模组的散热效率。在此基础上,结合实际工艺,对高导热环结构参数的影响进行了详细分析,使导热环的尺寸和基板的散热效率达到最优。     

新型微通道散热器设计仿真

在传统的硅基微通道散热器原理基础上,通过采用高热导率的散热板,以及特殊的变截面微通道阵列,实现微型散热器工作流体的整体稳定流动和短程均匀散热工作模式.采用ANSYS通用有限元分析软件,给出了典型换热单元在参考流速1 m/s,温度283 K初始状态下的流速场和温度场,散热器可输运5×107 W/m2的热通量,总热阻低至0.0106℃/W.仿真结果初步验证了设计构想的合理性,散热器有望拥有良好工作特性.     

基于LTCC的微流道散热技术

简要介绍了在低温共烧陶瓷(LTCC)基板中制作微流道结构对电路散热的必要性,建立3种不同结构微流道LTCC基板有限元模型并对其进行了热-流耦合仿真,分别分析不同结构、流体流速及进出口截面对散热性能的影响.基于仿真结果制备实物,实测结果表明14 W/cm2热流密度下最高温升124.3 K,在设定水流流速为0.012 m/...     

基于微通道散热的板条激光放大器热仿真分析

众所周知,热效应是限制大功率高能量激光器发展的一大瓶颈,在高能激光产生的过程中伴随着大量的废热产生,影响高能量激光器的光束质量甚至会影响其正常工作。为了保证高能量激光器的稳定运作并研究其工作物质的散热过程中的热分布状态,本文建立了一种用于高能Zig-Zag板条激光放大器的双端入水微通道散热模型,利用CFD模拟仿真软件在额定工况下对微通道与空腔热沉进行散热对比,还研究了模型的可变参量：通道高度、翅片厚度,以及水流量对于散热性能的影响。模拟研究发现本文提出的微通道热沉冷却效果优于全腔水冷效果,微通道热沉将晶体表面最高温差控制在4℃以内,表面温度也降低了32%;同时在压降允许范围内优化通道参数能再将冷却效果提升10%,实现增益介质分布式高效散热。     

内凹形微通道热沉换热流动性能的数值分析

针对大功率LED阵列的热控问题,提出了一种内凹形("Ω"形)铜基微通道热沉,并采用数值模拟(CFD)方法分析对比了其与常见矩形微通道热沉的性能。此外,还对其在不同流速、进口水温、热流密度下的单相对流传热、流动性能进行了研究。结果表明,该内凹形微通道较常见的矩形微通道热沉,通过减少泵功损失获得了更高的综合性能;采用较高的流速和较小的进口水温能够提高其换热性能,增大热沉底面温度均匀性,从而提高LED的寿命和稳定性;雷诺数约为300时,层流向湍流转捩。     

大屏幕液晶电视微通道散热数值模拟

针对大屏幕液晶电视存在的散热问题,在综合考虑实际工况和MEMS技术基础上,设计了集成微通道的模拟液晶电视LED背光组件芯片.采用ANYSIS软件,对不采用微通道散热和采用40 μm微通道流速为0.000 1 m/s散热时的效果进行了数值模拟.在此基础上改变入口流速,模拟了不同入口流速对散热性能的影响.数值模拟结果证明,该方案设计具有高度的可靠性和可行性,可以在未来的电视设计技术中取得应用.     

微通道散热大功率半导体激光器研究

基于GaInAs/AlGaAs应变量子阱大光腔结构激光器芯片和无氧铜微通道热沉,采用In焊料烧结工艺,制作了976nm大功率连续激光器单条。在20℃热沉冷却条件下,输入电流110A时,输出功率104.9W,电光转换效率达到最大值64%。输入电流300A时,输出功率276.6W,电光转换效率达到54.2%。对激光器单条的热阻以及特征温度进行了测试分析,根据分析结果模拟了激光器单条在大电流下的输出特性,模拟结果显示热饱和是限制激光器最大输出功率的原因。因此,为了提高大功率激光器的输出功率,需要进一步提高激光器的特征温度,并降低热阻以改善散热情况。     

KU波段LTCC基板微带到带状线垂直互联设计

随着LTCC技术的发展,基板层间信号互联问题成为的LTCC电路系统设计的关键技术,文章介绍了LTCC基板微带-带状线垂直互联过渡垂直互联过渡设计,首先给出了该互联结构的主要传输原理,结合原理,进行仿真设计。并提供了一种容性加载结构,改善其传输性能,最后对加工实物进行实测。