氧化鋁基板導(dǎo)熱性能數(shù)值分析 總結(jié)：

摘要: 高效的熱傳遞是確保電子器件的正常運(yùn)作、延長(zhǎng)壽命、和提高效率的關(guān)鍵因素。當(dāng)前的重要課題之一，就是怎樣提高電子器件的導(dǎo)熱性能。本文通過(guò)對(duì)氧化鋁基板熱傳導(dǎo)方程解析結(jié)果的數(shù)值模擬，從理論上預(yù)測(cè)了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)熱性能的影響。本結(jié)果為電子器件的高效熱傳遞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。

綱要：

1. 引言隨著科技的發(fā)展，電子器件的尺寸越來(lái)越趨于微型化，與此同時(shí)，也對(duì)器件的散熱性能提出了更加高的要求。眾所周知，高溫會(huì)對(duì)電子器件的功能產(chǎn)生不良影響，比如：器件的可靠性、使用壽命、能量轉(zhuǎn)換效率等。氧化鋁基板具有良好的導(dǎo)熱性能，但它也具有導(dǎo)電性，因此，通常會(huì)在芯片間增加絕緣的氧化膜。本文根據(jù)熱傳導(dǎo)方程得出氧化鋁基板熱傳導(dǎo)的解析結(jié)果，并通過(guò)數(shù)值模擬直觀地從理論上預(yù)測(cè)了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)熱性能的影響。本結(jié)果為電子器件的高效熱傳遞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒。2. 理論與模型為系統(tǒng)、全面地研究氧化鋁基板的熱傳導(dǎo)性質(zhì)，我們考慮用環(huán)氧樹(shù)脂、氧化鋁所組成的多級(jí)串聯(lián)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)。Figure 1. Three dimensional diagram of thermal conductivity changing with thickness圖1. 導(dǎo)熱性能隨厚度變化三維圖Figure 2. Contour map of thermal conductivity with thickness圖2. 導(dǎo)熱性能隨厚度變化等高圖從圖1氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系三維圖和圖2氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系等高圖可以發(fā)現(xiàn)：隨著氧化鋁基板當(dāng)中各層氧化鋁厚度的增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)提高；同時(shí)，隨著各層環(huán)氧樹(shù)脂厚度的不斷增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)變得越來(lái)越差。4. 結(jié)論在本文當(dāng)中，我們根據(jù)實(shí)際建立了氧化鋁基板的熱傳導(dǎo)模型，通過(guò)熱傳導(dǎo)方程得出相應(yīng)的解析結(jié)果，并通過(guò)氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系三維圖和等高圖進(jìn)行數(shù)值模擬，直觀地從理論上探究了氧化鋁基板的導(dǎo)熱性能隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的規(guī)律，得出隨著氧化鋁基板當(dāng)中各層氧化鋁厚度的增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)提高；同時(shí)，隨著各層環(huán)氧樹(shù)脂厚度的不斷增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)變得越來(lái)越差的結(jié)果。該結(jié)果對(duì)習(xí)慣電子器件的設(shè)計(jì)具有一定的理論和實(shí)際價(jià)值。基金項(xiàng)目國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目：氧化鋁基板導(dǎo)熱性能研究(項(xiàng)目編號(hào)：201810609010)資助課題。

內(nèi)容：

1. 引言

隨著科技的發(fā)展，電子器件的尺寸越來(lái)越趨于微型化，與此同時(shí)，也對(duì)器件的散熱性能提出了更加高的要求

眾所周知，高溫會(huì)對(duì)電子器件的功能產(chǎn)生不良影響，比如：器件的可靠性、使用壽命、能量轉(zhuǎn)換效率等

當(dāng)前，電子器件的導(dǎo)熱問(wèn)題已成為制約電子器件進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸之一 [1] [2]

氧化鋁基板具有良好的導(dǎo)熱性能，但它也具有導(dǎo)電性，因此，通常會(huì)在芯片間增加絕緣的氧化膜

但是這樣一來(lái)，基板的導(dǎo)熱性能就會(huì)被降低 [3] [4]

本文根據(jù)熱傳導(dǎo)方程得出氧化鋁基板熱傳導(dǎo)的解析結(jié)果，并通過(guò)數(shù)值模擬直觀地從理論上預(yù)測(cè)了結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)熱性能的影響

本結(jié)果為電子器件的高效熱傳遞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供借鑒

2. 理論與模型為系統(tǒng)、全面地研究氧化鋁基板的熱傳導(dǎo)性質(zhì)，我們考慮用環(huán)氧樹(shù)脂、氧化鋁所組成的多級(jí)串聯(lián)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)

根據(jù)公式：q=T1?Tn∑i=1nδiλi(1)q：代表熱通量、T1,Tn：代表系統(tǒng)兩側(cè)的溫度、δi：答辯各層的厚度、λi：代表熱導(dǎo)率

3. 結(jié)論

與分析數(shù)值模擬中，分別取環(huán)氧樹(shù)脂熱導(dǎo)率：0.2 W/(m?k)、氧化鋁熱導(dǎo)率：29.3 W/(m?k)、基板厚度：9 × 10?3 m

結(jié)果如

圖1、

圖2所示



Figure 1. Three dimensional diagram of thermal conductivity changing with thickness

圖1. 導(dǎo)熱性能隨厚度變化三維

圖

Figure 2. Contour map of thermal conductivity with thickness

圖2. 導(dǎo)熱性能隨厚度變化等高

圖從圖1氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系三維

圖和圖2氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系等高

圖可以發(fā)現(xiàn)：隨著氧化鋁基板當(dāng)中各層氧化鋁厚度的增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)提高；同時(shí)，隨著各層環(huán)氧樹(shù)脂厚度的不斷增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)變得越來(lái)越差

4. 結(jié)論

在本文當(dāng)中，我們根據(jù)實(shí)際建立了氧化鋁基板的熱傳導(dǎo)模型，通過(guò)熱傳導(dǎo)方程得出相應(yīng)的解析結(jié)果，并通過(guò)氧化鋁基板隨環(huán)氧樹(shù)脂和氧化鋁厚度變化關(guān)系三維

圖和等高

圖進(jìn)行數(shù)值模擬，直觀地從理論上探究了氧化鋁基板的導(dǎo)熱性能隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的規(guī)律，得出隨著氧化鋁基板當(dāng)中各層氧化鋁厚度的增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)提高；同時(shí)，隨著各層環(huán)氧樹(shù)脂厚度的不斷增大，系統(tǒng)的導(dǎo)熱性能也會(huì)變得越來(lái)越差的結(jié)果

該結(jié)果對(duì)習(xí)慣電子器件的設(shè)計(jì)具有一定的理論和實(shí)際價(jià)值

基金項(xiàng)目國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)項(xiàng)目：氧化鋁基板導(dǎo)熱性能研究(項(xiàng)目編號(hào)：201810609010)資助課題

參考文獻(xiàn)

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