高g微阵列加速度传感器中的热设计研究

论文摘要

电子设备的热设计一直是影响系统可靠性的重要因素。随着微机电系统制造工艺的成熟,电子产品的微型化速度加快,集成度越来越高。而产品的功耗却比以前更大,使得电子设备的热流密度急剧膨胀,系统的热设计问题已经变得相当严峻!本文正是基于以上问题,结合高g微阵列加速度传感器的热问题,对高热流密度、微小尺寸下的槽道流动与换热进行了研究,使得此传感器的热问题得到圆满解决,并通过实验得到了一些关于微小尺度下散热的结论,主要内容有:1.对槽道的三种截面形状加以阻力分析,得到这三种截面形状对阻力的影响程度。2.对设计的三种同截面形状的单槽道阻力进行分析计算,得到槽道长度对阻力的影响情况。3.对矩形截面的单槽道和多槽道的换热进行了仿真,得到了理想的设计方案。4.对某天线的散热结构进行了设计,通过理论计算分析得出此微小结构液体冷却系统槽道肋板高度的最佳值。5.对此天线的散热结构进行了热实验,实验结果说明微小结构的散热系统完全能解决热密度高达150W cm 2的散热问题。6.通过对实验与仿真的数据对比、分析,证明当量直径为0.5mm的该液体冷却系统槽道在层流状态下的理论计算是正确的,得到了宏观传热理论对其分析将不受尺度效应的影响。本结论对电子设备液体冷却系统的设计具有很大的参考价值。并说明该仿真的正确性,可信性,这对微加速度传感器的仿真提供了有力的保证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与选题意义
• 1.2 散热系统的发展现状
• 1.2.1 冷却类型
• 1.2.2 常用散热器代表
• 1.2.3 微管道换热器的发展历史及现状
• 1.2.4 新型材料的应用
• 1.3 课题来源及本文主要工作
• 1.3.1 课题来源与研究意义
• 1.3.2 本文的主要工作
• 第二章 散热器的流动与换热研究
• 2.1 传热理论
• 2.1.1 导热
• 2.1.2 对流
• 2.1.3 辐射
• 2.2 相关参数的计算
• 2.2.1 传热系数的计算
• 2.2.2 流体速度的计算
• 2.2.3 流动阻力的计算
• 2.2.4 表面张力
• 2.3 MEMS
• 2.3.1 MEMS 的形成
• 2.3.2 MEMS 的发展
• 2.3.3 MEMS 制造技术
• 第三章 高g 微阵列加速度传感器的热问题及热设计
• 3.1 课题要解决的问题
• 3.2 微槽道的设计
• 3.3 槽道参数的计算
• 3.3.1 f ×Re 的确定
• 3.3.2 驱动功率的计算
• 3.4 仿真
• 3.4.1 仿真的意义
• 3.4.2 仿真结果
• 第四章 仿真与实验
• 4.1 研究背景
• 4.2 肋片理论分析
• 4.3 仿真
• 4.3.1 流态的确定
• 4.2.2 仿真结果
• 4.4 实验
• 4.4 数据处理
• 4.5 误差分析
• 4.6 肋片最佳高度
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 在学期间的研究成果