微管道散热器的制造及应用技术研究

摘要

微管道用于电子芯片的冷却已引起极大的关注,相应地对微管道的制造方法及传热分析的需求也与日俱增.该文首先针对微管道的制造问题,介绍了一种快速成型工艺--微立体光刻工艺.由于快速成型领域事实上的数据交换标准STL文件格式在其文件大小与精度之间存在着矛盾,从而影响了其加工分辨率,为此该文实现了一种最优双圆弧拟合技术来提高微立体光刻装置的加工分辨率.在对微管道散热器进行传热分析时,该文利用有限元法在微管道底壁热量任意分布的情况下,计算了微管道的壁面温度和流体温度分布,最终得到了总热阻值.论文最后介绍了一种分形微管道网络,在给出其构造过程的基础上,利用有限元法将其传热能力、所需泵送功率与平行微管道网络进行了比较.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1微系统的发展状况

1.2一些典型微热器件及其相应的热现象

1.3课题来源及本文主要工作

1.3.1课题来源

1.3.2论文内容和结构安排

2微立体光刻成型法探讨

2.1制造原理及技术特点

2.2微立体光刻工艺的几个探索方向

2.3小结

3提高微立体光刻工艺加工分辨率的软件措施

3.1 STL文件格式存在的问题

3.1.1巨型STL文件的分割

3.1.2切片方法的研究

3.1.3切片数据点的拟合

3.2双圆弧曲线

3.2.1双圆弧的定义

3.2.2 k点位置的确定

3.3曲率之差极小化原则

3.4结点处切向量的插值重构

3.5最优双圆弧拟合算法

3.6寻找结点的算法

3.6.1最长圆弧法

3.6.2二分法

3.6.3两种方法的比较

3.7实例验证

3.8小结

4微管道散热器的传热研究

4.1微管道结构传热研究现状

4.2有限元法

4.2.1单个有限元元素的描述

4.2.2控制微分方程

4.2.3有限元元素的单元矩阵

4.2.4单元矩阵的合成

4.2.5有限元法的稳定性

4.3相关参数的计算

4.3.1传热系数的计算

4.3.2流体速度的计算

4.4微管道的总热阻

4.5热量非均匀分布时的计算

4.6小结

5分形微管道网络

5.1分形微管道网络的生成

5.2分形微管道网络与平行微管道网络的比较

5.2.1分形微管道网络与平行微管道网络传热能力的对比

5.2.2分形微管道网络与平行微管道网络所需泵送功率的比较

5.3小结

6结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附录