航电设备热设计中界面接触热阻的热测试及仿真

论文摘要

现代航电设备中的集成电路技术在朝高功耗、高密度发展的同时,体积也在不断地缩小,不可避免地造成了热流密度的增高。对航电设备热性能的有效检测和评估为在热设计工作中提高产品的安全性、可靠性和稳定性具有十分重要的意义。本文以航电设备中的接触热阻为重点,讨论了接触热阻的形成机理,分析了航电设备中常见的接触热阻形式,设计并制作了一套基于传热学原理的接触热阻实验测试系统,通过对航电设备中标准模块、串接模块和芯片封装的测量,获得了被测对象中的热阻情况。接触热阻是整个航电设备热设计工作中用于评估产品热性能的关键量,其测试结果的可靠性直接决定了热仿真分析的结果精度。本文中通过对不同系统模块的实验结果,与在热分析软件Flotherm中相同模型的分析结果的对比,验证了实验测试系统接触热阻测试方法的可行性和实验测试结果的可靠性。通过对航电设备的实验测试和仿真分析,形成了一套有效可靠的航电设备接触热阻的热测试和热分析工具,同时开发了热特性数据库软件对实验分析数据进行管理。这样,整个系统集成为了一个航电设备热设计CAD平台,该平台使得整个设计流程的系统化和数字化程度都得到了提高。该平台经过某研究所工程师的实际应用,证明其不仅在提高产品质量、节约设计的成本、缩短工作的周期等方面都具有十分的作用;同时也具有良好的扩展性和典型性,为以后添加实验设备、建立类似测试系统都打下了扎实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电子设备热设计、热测试技术的研究现状与发展
• 1.1.1 热分析技术
• 1.1.2 热设计技术
• 1.1.3 热测试技术
• 1.1.4 热分析、热设计、热测试的CAD 集成
• 1.2 现代航电设备的热设计技术
• 1.2.1 现代航电设备结构设计技术
• 1.2.2 航电设备材料传导的热阻
• 1.2.3 航电设备的热设计技术
• 1.3 接触热阻的研究历史及现状
• 1.3.1 接触热阻的理论研究
• 1.3.2 接触热阻的试验研究
• 1.3.3 接触热阻的国内研究现状
• 1.4 本课题的任务及研究思路
• 1.4.1 课题研究的背景
• 1.4.2 课题研究的目标
• 1.4.3 课题研究的思路
• 第二章 接触热阻、等效热阻的概念及其常见形式
• 2.1 接触热阻的概念
• 2.1.1 导热的基本概念
• 2.1.2 热阻的定义
• 2.1.3 材料热传导中的接触热阻
• 2.2 接触热阻与等效热阻
• 2.3 航电设备中常见的接触热阻形式
• 2.3.1 标准模块的接触热阻
• 2.3.2 串接模块的接触热阻
• 2.3.3 芯片封装的接触热阻
• 2.4 本章小结
• 第三章 航电设备热阻的实验测试
• 3.1 实验测试的对象
• 3.2 实验测试系统
• 3.3 实验测试系统的软硬件设备
• 3.4 标准模块的实验测试
• 3.4.1 试件的准备
• 3.4.2 标准模块实验设备
• 3.4.3 实验数据处理
• 3.4.4 实验结果
• 3.5 串接模块的实验测试
• 3.5.1 试件的准备
• 3.5.2 串接模块实验设备
• 3.5.3 实验数据处理
• 3.5.3.1 串接模块实验一数据处理
• 3.5.3.2 串接模块实验二数据处理
• 3.5.4 实验结果
• 3.5.4.1 串接模块实验一实验结果
• 3.5.4.2 串接模块实验二实验结果
• 3.6 芯片封装RCB 的实验测试
• 3.6.1 试件的准备
• 3.6.2 芯片封装RCB 实验设备
• 3.6.3 实验数据处理
• 3.6.4 实验结果
• 第四章 航电设备的仿真分析与实验验证
• 4.1 CFD 热分析技术及其应用
• 4.1.1 CFD 热分析技术
• 4.1.2 Flotherm 热分析软件
• 4.2 航电设备热分析模型的建立
• 4.2.1 设备的实体模型
• 4.2.2 接触热阻的分析模型
• 4.3 标准模块的仿真分析及验证实验
• 4.4 串接模块的仿真分析及验证实验
• 第五章 航电设备热设计CAD 平台的集成
• 5.1 热特性数据库
• 5.2 航电设备热设计CAD 平台的建立
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间的研究成果