在电子技术领域,随着电子产品集成度的不断提高和功能的不断增强,集成电路芯片特别是大功率集成电路芯片的过热问题越来越引起人们的关注,已经成为了制约集成电路发展的一个重要障碍。根据芯片的热设计,一般把芯片的热输运问题分为两部分:一是芯片内部集成电路与其基片之间的传热问题:二是芯片外壳的散热设计。这两个方面都涉及到了芯片的界面传热问题,它直接影响芯片性能指标和可靠性,故研究大功率芯片的界面传热问题是一个很重要的切入点,而在固体接触导热中,界面热阻及其最佳热耦合机理成为直接冷却的关键技术。 对于各种物体间的界面热阻问题已经有几十年的研究历史了,由于界面传热具有广泛的应用背景和重要的科学意义,已从最初的液体-固体界面传热问题扩展到多种物质界面传热研究,并成为传热科学的研究热点。本文介绍和总结了前人研究工作和成果,并借鉴其实验方法,设计了芯片与散热片之间热阻的测量装置,然后结合理论和实验结果,应用数学工具对其传热过程进行辨识建模与数字仿真,得到芯片界面传热的一些规律。 本文首先论述了固体间界面传热的机理,介绍了前人的研究和实验方法,然后以赛扬300CPU芯片与铝质散热片为对象,分析了其传热过程和特点,应用热平衡原理和独特的方法建立了测定芯片发热功率的简易装置,介绍了用热电偶测量界面温度的数据采集系统,并对具体的实验操作过程作了较为详细地介绍;其次,鉴于固体界面传热的复杂性和特殊性,论文运用基于泛布尔代数的固体界面传热过程逻辑辨识建模原理和方法,将机理建模与辨识建模结合起来,建立了CPU芯片界面热阻的逻辑辨识模型:另外,本文根据实验数据建立了CPU的界面热阻的二元一次,二元二次回归仿真模型;用最小二乘法结合界面传热机理对实验数据进行分析,得到了CPU芯片与铝质散热片参数拟和仿真模型。 最后,本文介绍了基于图形用户界面(GUI)的仿真方法与过程:为了使仿真软件能脱离MATLAB平台或者在其他的机器上直接运行,本文还介绍了把M文件编译成C文件,制作独立运行的可执行文件的方法和步骤。