湍流模型下堆叠芯片温度场研究

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1、湍流模型下堆叠芯片温度场研究　　摘要：风扇散热的原理是较冷空气流过芯片或PCB板时，通过热对流方法吸收芯片发出的热，变成较热的空气流出，从而达到驱散芯片间热空气的目的。当堆叠在一起的芯片之间有空气匀速流过，且速度[v]较大时，芯片的散热方式主要是热对流，而热传导、热辐射等散热方式可以忽略不计。通过模拟匀速流动的空气在堆叠芯片中流过的情景，建立了堆叠芯片和匀速流动空气的模型，结合热力学理论，分析了空气流动时板的吸热和温度变化情况，得到了空气匀速流过时堆叠芯片间温度均匀变化的结论，为堆叠芯片的散热提供了理论依据。关键词：堆叠芯

2、片；匀速空气流动；热分析；散热；热对流中图分类号：TN710?34；TP311文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）05?0134?030引言4现代电子产品正朝着轻、薄、短、小的趋势发展，随着电子元器件的集成度越来越高，其发热密度也越来越高，相应地电子产品的过热问题也就越来越被关注。如果在电子产品设计过程中不注重散热的设计，元件产生的热流就不能得到很好的控制，最终将给产品工作可靠性带来一定的影响，造成元器件工作不稳定甚至失效。特别是在PCB板元器件布置过程中，热分布问题尤为重要[1?3]。目前大多采用有限元

3、法分析堆叠芯片的散热问题，文献[4]采用有限元和热网络法，分析了堆叠芯片的结构材料、芯片尺寸、导热系数及传热途径等问题；文献[5]采用最小边界法处理堆叠芯片的边界条件，分析了芯片的热分布；但是，基于湍流模型的热分析还鲜有人研究。本文通过模拟匀速流动的空气在堆叠芯片中流过的情景，建立了堆叠芯片和匀速流动空气的模型，并结合热力学理论，分析了空气流动时板的吸热和温度变化情况，从而得到空气匀速流过时堆叠芯片间温度均匀变化的结论，为堆叠芯片的散热提供了理论依据。1风扇散热基本原理风扇发出较冷空气（一般为外界温度），进入堆叠芯片间隙通

4、道。由于发热芯片的温度高于外界温度，其热量将通过热传导方式传递给流动空气。流动空气吸收热量后，变成较热空气流出芯片间隙通道，发热芯片的温度因此而降低[6?8]。2堆叠芯片与湍流空气模型的建立5结论4本文通过模拟匀速流动的空气在堆叠芯片中流过的情景，建立了堆叠芯片和匀速流动空气的模型，结合热力学理论，分析了空气流动时板的吸热和温度变化情况，得到了空气匀速流过时堆叠芯片间温度均匀变化的结论，为堆叠芯片的散热提供了理论依据。参考文献[1]黄艳飞.基于热可靠性的PCB板电子元件优化布局方法研究[D].镇江：江苏大学，2006.[2

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