Введение к работе
Актуальность темы. Опыт эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры показывает, что при ее конструировании не всегда обеспечивается нормальный тепловой режим работы. Значительная часть отказов эксплуатируемой аппаратуры обусловлена тепловыми воздействиями, что приводит к необходимости поиска и применения различных способов и методов охлаждения, обеспечивающих сохранение параметров в заданных нормах.
По мере усложнения аппаратуры, увеличения количества применяемых элементов и степени их интеграции, вопросы отвода тепла, а также методы расчетов тепловых режимов приобретают особую актуальность. Линейные размеры теплонагруженных элементов выходят на микро- и даже наноуровень. Соответственно плотность тепловых потоков возрастает.
А так как надежность работы и стабильность параметров микроэлектронных устройств в значительной степени определяются их температурным состоянием, то стоит уделить внимание, с одной стороны, созданию новых перспективных методов теплового расчета отдельных элементов и всего устройства в целом, а с другой – конструкторской разработке эффективных систем охлаждения.
Целью диссертационной работы является совершенствование способов повышения эффективности теплоотводов и теплоотводящих систем, для решения задачи понижения температуры на теплонагруженном микроэлектронном элементе или устройстве в целом.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
Обобщение и систематизация имеющихся и используемых в настоящее время теплоотводов и теплоотводящих систем в микроэлектронной аппаратуре, с выявлением их достоинств и недостатков.
Разработка методики расчета эффективности теплоотвода
тепловой трубы и описание рекомендаций по ее применению.
Теоретическое исследование зависимости температуры теплонагруженного микроэлектронного элемента в стационарном и переходном режимах от формы радиатора.
Выявление влияния взаиморасположения источника и
приемника тепла на температуру источника.
Оптимизация формы поверхности радиатора для обеспечения минимальной температуры источника тепла.
Оптимизация массогабаритных параметров радиатора
методом электростатической аналогии.
Проведение моделирования в математическом редакторе MathCad.
Экспериментальное исследование теплоотводящих свойств
оптимизированных радиаторов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Разработан способ повышения эффективности теплоотвода тепловой трубы в представлении аэродинамической теории газов.
Предложен метод электростатической аналогии, который позволяет находить значение температуры в любой точке системы тело-поток, не прибегая к традиционным эмпирическим коэффициентам подобия.
Определены оптимальные массогабаритные характеристики радиаторов, обеспечивающие минимизацию температуры источника тепла.
Разработан способ анализа распределения теплового поля в системе тело-поток.
Практическая значимость полученных в работе результатов:
Предложены оптимизированные конструкции паропровода и конденсора тепловой трубы, позволяющие повысить эффективность теплоотвода.
Полученные решения позволяют производить расчеты эффективности теплоотвода тепловой трубы, не прибегая к эмпирическим коэффициентам.
Получена оптимизированная форма радиатора. Изготовленные по разработанной методике опытные образцы оптимизированных радиаторов позволяют снизить температуру на теплонагруженном микроэлектронном элементе по сравнению с известными конструкциями при сохранении массогабаритных показателей.
Основные положения выносимые на защиту:
Способ повышения эффективности теплоотвода тепловой трубы в представлении аэродинамической теории газов.
Результаты теоретического исследования оптимизированных конструкций паропровода и конденсора тепловой трубы.
Результаты теоретического и экспериментального
исследования оптимизированной конструкции радиатора.
Реализация результатов работы. Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты нашли практическое применение в опытно-конструкторской работе № 324176 «Модернизация аппаратуры контрольно-регистрирующей» НКБ «МИУС» ЮФУ г. Таганрог и внедрены в учебный процесс кафедры КЭС ТИ ЮФУ г. Таганрог.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 6 статей и 3 тезисов докладов на научно-технических конференциях различного уровня.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемых источников и двух приложений.
