隨著電子技術的迅猛發(fā)展,芯片的集成度、封裝密度以及其工作時鐘頻率的不斷提高,單個芯片的所需功率加大。而設備緊湊化結構的設計要求又使得散熱更加困難,因而迫切需要采用高效散熱技術來解決此問題,這也是國內(nèi)外該領域眾所關心的一個重要課題之一。本論文以日本某公司最新冷卻技術為依托,針對計算機芯片的冷卻散熱展開了一系列的實驗研究。對三種不同形式的散熱器(鋁質散熱器、熱管散熱器、平板熱管散熱器)進行了實驗研究和數(shù)值模擬,并對散熱器底面進行了傳熱效果優(yōu)化分析,通過提高散熱器底面的熱擴散能力改善散熱效率,提高冷卻能力。 本文根據(jù)芯片散熱的實際應用背景,確定了CPU冷卻方案,建立了計算機CPU模擬熱源的物理模型。并根據(jù)設計方案搭建了“高熱流密度器件散熱性能研究實驗臺”,對幾種類型的電子器件散熱器進行了不同加熱功率和風速條件下的散熱性能測試,獲得了不同工況下電子器件散熱器的性能參數(shù)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),對其中三種散熱器的散熱冷卻特性進行了比較分析。包括CPU模擬熱源變化、散熱器擴散熱阻、散熱熱阻、當量導熱系數(shù)以及風壓受風量條件變化的影響。同時根據(jù)實驗結果擬合出U型熱管散熱器和平板型熱管散熱器的當量導熱系數(shù)及風壓的求解解析式。 在實驗研究的基礎上,通過應用FLUNENT、ICEPAK等計算軟件依據(jù)實際散熱器為物理模型,進行數(shù)學建模,確定邊界條件對不同風道流通狀況和傳熱性能進行數(shù)值模擬計算分析,由此對散熱器的散熱特性進行定量化研究。為高熱流密度電子器件在不同發(fā)熱功率、不同換熱環(huán)境等條件下,熱管散熱器的選擇或冷卻方案提供理論基礎和數(shù)據(jù)依據(jù)。為了對數(shù)值模擬的結果進行實驗驗證,用熱像儀獲取散熱器溫度分布的紅外圖像進行了對比,證實計算結果與實驗測試基本吻合,驗證了數(shù)值模擬方法的可靠性。本文最后對熱管散熱器底面導熱情況進行了優(yōu)化分析。通過改變導熱系數(shù)以及擴大模擬芯片尺寸等來進一步改善CPU冷卻散熱器的散熱效果,得到了一些有價值的結論,這對高熱流密度電子器件強化換熱技術有一定的指導意義。
【學位單位】：天津商業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TP303.2
【部分圖文】：

溫度(℃)圖1一2溫度與能量的關系曲線[91從圖1一2分析可以看出能耗與芯片溫度有直接的聯(lián)系�；胢等t’”」提出了在恒定溫度下能量耗散變化情況的機理。同時還發(fā)現(xiàn)在較高芯片溫度下，總能量中會有一半甚至更多的能量被當作熱量耗散掉，可見泄漏的能量與溫度呈指數(shù)關系遞增，同時可見降低芯片溫度對減小能量消耗的作用也非常明顯。對比ultrasP從e64v[川(gonm，2一6oHz)和

熱管剖面圖

式中腳一僵“肋”“料和流”“性函”。(2一12d)由圖2一3得知，其邊界條件為:二0，t二to=l，dt/dx二0XXlr.亡、se、按照邊界條件所得的肋片溫度分布情況為:t一今to一今ch[m(l一x)〕eh(ml)(2一13)
【引證文獻】

相關期刊論文 前6條

1 陸佩強;諸凱;劉建林;楊愛;田金穎;;用于電子器件冷卻的熱管散熱器實驗研究與優(yōu)化數(shù)值模擬[J];低溫工程;2010年03期

2 諸凱;李媛媛;陸佩強;;用于高熱流密度器件冷卻的熱管散熱器實驗研究[J];低溫與超導;2011年01期

3 王業(yè)峰;白軍;梁雪;;牽引變流器中IGBT的水冷實驗研究[J];甘肅科技;2011年23期

4 張瑩;諸凱;;翅片中帶有熱管的散熱器數(shù)值模擬和實驗研究[J];低溫與超導;2013年02期

5 張瑩;諸凱;梁雨迎;;用于大型服務器CPU冷卻的散熱器性能研究[J];流體機械;2012年12期

6 田金穎;牛建會;;新型熱管電子器件散熱器的實驗研究和數(shù)值模擬[J];制冷;2010年02期

本文編號：2889797