微系统中相关电子装备的散热研究

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热设计是电子装备的设计与制造中的关键技术之一。随着MEMS(微机电系统)与IC制造工艺的成熟,微系统中相关电子设备热功耗随着集成度越来越高,热密度也随之增大,对微小散热系统性能要求更加严格。微小器件向着轻、薄、小等方向发展,对其微小散热器件的研究已成为国内外重要研究课题。课题组研究的高g微阵列加速度传感器与阵列微带天线具有体积小,重量轻等优点,但在工作中发热比较严重。本文针对传感器及天线过高的热密度进行研究,设计了满足其散热需求的微小型散热器。高g传感器热密度大于80w/cm2。根据高g传感器的热问题,结合实验数据研究了不对称微槽道散热结构,使得热源最高温度保持在61.6℃,与对称结构散热器相比下降9%,保证传感器正常工作。硅基底微带天线基板和馈线损耗较大、散热面积小,在天线正常达到需求功率的时候,热密度为10 w/cm2,峰值温度已达105℃。为了解决天线热问题,对热管进行了研究,建立数学模型并进行了数值分析,得到了满足天线散热需求的微小型热管结构。同时,本文对恶劣环境中微小密封系统建立模型,并对中央处理器及相关器件进行了热学仿真分析及实验研究。得到器件温度最大误差为6.8%,验证了模型及环境参数设定的准确性。在相同热密度情况下,可将此结构的研究结果应用于微系统中相关电子设备的散热系统,保证设备正常工作。
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