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1、湍流模型下堆疊芯片溫度場研究 摘要：風(fēng)扇散熱的原理是較冷空氣流過芯片或PCB板時，通過熱對流方法吸收芯片發(fā)出的熱，變成較熱的空氣流出，從而達(dá)到驅(qū)散芯片間熱空氣的目的。當(dāng)堆疊在一起的芯片之間有空氣勻速流過，且速度[v]較大時，芯片的散熱方式主要是熱對流，而熱傳導(dǎo)、熱輻射等散熱方式可以忽略不計。通過模擬勻速流動的空氣在堆疊芯片中流過的情景，建立了堆疊芯片和勻速流動空氣的模型，結(jié)合熱力學(xué)理論，分析了空氣流動時板的吸熱和溫度變化情況，得到了空氣勻速流過時堆疊芯片間溫度均勻變化的結(jié)論，為堆疊芯片的散熱提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：堆疊芯
2、片；勻速空氣流動；熱分析；散熱；熱對流中圖分類號：TN710?34；TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004?373X（2014）05?0134?030引言4現(xiàn)代電子產(chǎn)品正朝著輕、薄、短、小的趨勢發(fā)展，隨著電子元器件的集成度越來越高，其發(fā)熱密度也越來越高，相應(yīng)地電子產(chǎn)品的過熱問題也就越來越被關(guān)注。如果在電子產(chǎn)品設(shè)計過程中不注重散熱的設(shè)計，元件產(chǎn)生的熱流就不能得到很好的控制，最終將給產(chǎn)品工作可靠性帶來一定的影響，造成元器件工作不穩(wěn)定甚至失效。特別是在PCB板元器件布置過程中，熱分布問題尤為重要[1?3]。目前大多采用有限元
3、法分析堆疊芯片的散熱問題，文獻(xiàn)[4]采用有限元和熱網(wǎng)絡(luò)法，分析了堆疊芯片的結(jié)構(gòu)材料、芯片尺寸、導(dǎo)熱系數(shù)及傳熱途徑等問題；文獻(xiàn)[5]采用最小邊界法處理堆疊芯片的邊界條件，分析了芯片的熱分布；但是，基于湍流模型的熱分析還鮮有人研究。本文通過模擬勻速流動的空氣在堆疊芯片中流過的情景，建立了堆疊芯片和勻速流動空氣的模型，并結(jié)合熱力學(xué)理論，分析了空氣流動時板的吸熱和溫度變化情況，從而得到空氣勻速流過時堆疊芯片間溫度均勻變化的結(jié)論，為堆疊芯片的散熱提供了理論依據(jù)。1風(fēng)扇散熱基本原理風(fēng)扇發(fā)出較冷空氣（一般為外界溫度），進入堆疊芯片間隙通
4、道。由于發(fā)熱芯片的溫度高于外界溫度，其熱量將通過熱傳導(dǎo)方式傳遞給流動空氣。流動空氣吸收熱量后，變成較熱空氣流出芯片間隙通道，發(fā)熱芯片的溫度因此而降低[6?8]。2堆疊芯片與湍流空氣模型的建立5結(jié)論4本文通過模擬勻速流動的空氣在堆疊芯片中流過的情景，建立了堆疊芯片和勻速流動空氣的模型，結(jié)合熱力學(xué)理論，分析了空氣流動時板的吸熱和溫度變化情況，得到了空氣勻速流過時堆疊芯片間溫度均勻變化的結(jié)論，為堆疊芯片的散熱提供了理論依據(jù)。參考文獻(xiàn)[1]黃艷飛.基于熱可靠性的PCB板電子元件優(yōu)化布局方法研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2006.[2
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