微型功率电路板强制对流冷却模拟

隋 越

(福建闽江学院物理学与电子信息工程系，福建 闽江 350108)

随着电子的集成度和性能的不断提高，电子设备散热问题越来越突出.对于微型功率电路板，由于热源比较集中，其散热问题已成为亟待解决的关键技术，甚至成为继续提高微型功率电路板设备使用寿命的瓶颈问题.对于发热功率密度较大的元器件，其失效率与其温度呈指数关系［1］，性能则随功率密度升高而降低.例如有研究表明，单个电子元件的工作温度每升高10℃，其失效率增加1倍［2］.而一半以上的电路板失效问题都是由于过热引起的［3］.因此，研究电路板的散热具有广泛的应用前景.

一般电路板的散热方式主要有强制对流和自然对流两种［4］.对于功率型电路板，强制对流散热方式是其主要散热方式.相对于自然对流方式，强制对流散热方式更有利于提高电路芯片的工作环境.随着电路板发热功率的增大，目前几乎所有的微型功率电路板的冷却均采用强制对流散热方式.在实际应用中，是利用风扇转动来使强制发热芯片上的空气流动，以这种方式将芯片上的热量传至周围环境，从而使芯片的温度保持在有效工作的范围内.但迄今为止，采用强制冷却方式的散热方式只是实验上应用得较多，而理论模拟得较少，其原因是在理论模拟时，需要考虑电路板自身及空气之间的热传导，涉及到热传导方程，同时空气的流动又需要考虑流体方程的应用，在方程耦……