基于LTCC 的微流道散热技术

（中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥 230001）

1 引言

LTCC 多层陶瓷共烧技术作为3D 立体组装中较理想的基板材料，具有优秀的高频、高品质因数和高速传输特性，数字响应快，且能耐高温及适应大电流，被广泛地应用于微波通信、军事和航空航天等领域。然而随着其功率模块集成度越来越高，工作时热耗散功率也随之增加，若不能及时排除该耗散功率转化来的热量，模块温度将急剧增高，严重影响芯片的可靠性及寿命[1-2]。据研究表明，功率放大器的结温每升高9 ℃，功率射频模块故障率提高一倍，电子产品的温度每急剧上升10 ℃，可靠性就会降低50%，因此在设计之初须充分重视散热问题[3-4]。

近年来，在LTCC 基板上开展微流道散热技术研究逐渐得到了越来越广泛的关注，陈品等人对LTCC中内嵌大功率芯片的微流道基板散热效果进行了仿真研究，得出当基板与空气的对流系数达到160 W/(m2·K)时，要想继续提高散热效果，则应优化流道结构模型参数[5]，李松和王皓等人对V 型微流道基板的温度分布与入口水流速和流道尺寸的关系进行了仿真研究，通过仿真得出入口水流速增大、微流道的宽度与占空比减小，散热效果越好[6]。本文以LTCC基板内的微流道为研究对象，设计不同微流道结构，采用ANSYS Workbench 软件对其进行了热-流耦合仿真分析，优化流道结构，并根据仿真结果加工制备试验样件。

2 微流道散热结构设计

本文设计的LTCC 内嵌微流道系统分为3 种：直通型、螺旋型、蛇型。如图1 所示，矩形为流体进口，三角形为出口，进出口流道宽为芯片下流道的2 倍。……