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低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic)具备低成本、高电阻率、低介电常数、可埋置无源器件以及与硅匹配的热膨胀系数等优越特性,广泛应用于高密度混合集成与微波射频的微波组件中。但是,LTCC微波组件的高度集成、功率密度的不断提高,使复杂工作环境下LTCC微波组件的热问题愈加明显,严重影响了LTCC微波组件的可靠性。在LTCC微波组件中采用微通道及导热柱结构,调控其结构参数能够改善LTCC微波组件的散热问题。本文结合相关科研项目工程应用所需,以某新型LTCC微波组件为研究对象,研究了微通道及导热柱结构参数对LTCC微波组件散热性能的影响,主要研究内容和结论如下:(1)针对微通道及导热柱结构散热机理进行了研究,确定了影响LTCC微波组件散热性能的主要结构参数和流体冷却方式。采用ANSYS有限元软件建立了LTCC微波组件有限元分析模型,进行了热-流耦合仿真分析。对流体四种不同进出口位置的布局方式Z型、I型、C型及L型进行了仿真优选分析。仿真结果表明,LTCC微波组件的整体温度分布均匀,最高温度出现在功率芯片上,微通道内的流体温度最低。对流体不同进出口布局方式的优选分析结果表明I型方式中LTCC微波组件功率芯片结温最低,为50.24℃;C型方式最高,为55.70℃;I型方式中流体进出口压强损失最小,为41.79KPa;Z型方式最大,为102.75KPa,即I型方式较优。(2)采用正交试验设计方法针对微通道及导热柱结构参数设计了6因素4水平的正交试验方案,根据试验方案进行了仿真分析,以LTCC微波组件功率芯片结温为响应结果,并对结果进行了数据有效性分析与极差分析。结果表明在一定范围内,结构参数对LTCC微波组件散热性能影响的程度依次是:导热柱直径>导热柱个数>出水口与进水口半径>微通道截面宽度>微通道截面高度>导热柱高度。(3)采用基于JMP的逐步回归分析方法拟合得到了微通道及导热柱结构参数与LTCC微波组件散热性能数学关系模型,并对拟合的数学关系模型进行了评价分析与验证分析。分析结果数据表明,关系模型的拟合度高,显著性较强,初步描述了结构参数与LTCC微波组件散热性能的函数映射关系。(4)利用遗传算法对微通道及导热柱结构参数与LTCC散热性能数学关系模型进行了优化研究。得到的最优结构参数为:导热柱直径选用189μm;导热柱高度选用508μm;导热柱个数选用8个;微通道截面宽度选用0.716mm;微通道截面高度选用508μm;进水口与出水口半径选用1.047mm。优化后得到的LTCC微波组件功率芯片结温为32.41℃,降低了15.51%。表明优化后组件功率芯片结温明显降低,可以改善LTCC微波组件的散热性能。