基于ltcc的微流道结构设计和优化

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1、基于LTCC的微流道结构设计和优化作者姓名毕波指导教师姓名、职称李跃进教授申请学位类别工学硕士万方数据万方数据学校代码10701学号1311122734分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于LTCC的微流道结构设计和优化作者姓名：毕波一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李跃进教授学院：微电子学院提交日期：2015年11月万方数据万方数据DesignandOptimizationofMicrochannelStructurebasedonLTCCAthesissubmittedtoXIDI

2、ANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinMicroelectronicsandSolidStateElectronicsByBiBoSupervisor:LiYuejinProfessorNovember2015万方数据万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经

3、发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成

4、的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要随着电子产品小型化、高性能化和多功能化的发展，封装密度不断提高，单位面积的功耗持续增加，导致封装体的温度越来越高。温度过高不仅使得芯片的工作性能降低、器件烧毁、连线断裂，而且会因温差过大而导致封装体结构断裂和芯片脱落等问题，所以散热已成为制约芯片封装的核心问题。本文对基于低温共烧陶瓷（LowTemperatureCo-firedCeramic，LTCC）基板的单层微流道以及其优化结构进行了研究。本文在国内外对于微

5、流道研究的基础上，采用ANSYS软件对直插型、螺旋型、蛇型、曲线型、H型和树型6种常见结构的单层微流道进行了建模和仿真。主要研究了微流道结构、入口处水的流速和芯片功率对基板温度、流道内流体的速度和压强的影响。对不同结构微流道的散热效果进行了评估，并对入口处水的流速和芯片功率变化对于散热效果的影响进行了分析。为了满足更高密度封装的需要以及对基板温度分布均匀性的要求，本文在单层微流道的基础上提出了两种改进散热效率和温度分布均匀性的方案，即双层结构微流道和嵌铜结构微流道。对双层结构的微流道和嵌铜结构微流道进行了建模，并对这两种结构微流道在不同入口处水的流速、不同

6、芯片功率下的不同结构微流道的基板温度分布、流道内流体的速度分布和压强分布进行了仿真分析，并与改进前的单层结构微流道进行了对比研究，对改进后的微流道的总体性能进行了评估。本文最后研究了基板材料对微流道散热的影响。对基于高温共烧陶瓷（HighTemperatureCo-firedCeramic，HTCC）材料和硅（Si）材料的微流道的基板温度分布进行了仿真，并与基于LTCC材料的微流道的基板温度分布进行了对比，得出了材料属性对于微流道散热的影响。本文还对微流道内部结构（流道的尺寸、流道拐角的形状）对散热和流体运动的影响进行了简要的分析。关键词：微流道，基板温度

7、，散热效果，封装，低温共烧陶瓷I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofelectronicproducttowardsminiaturization,highperformanceandmulti-function,thepackagedensityisimprovedconstantly.Theunitareapowerisincreasedcontinuously,whichleadstothehigherpackagetemperature.Hightemperatur

8、ecausesthereductionofthechipperfo