基于金属微柱阵列T/R组件的多热源散热网络结构优化设计分析

作     者：黄兆岭 黄彩萍 冯时 于江龙 陈永雍 韦启钦 胡鹏飞 HUANG Zhaoling;HUANG Caiping;FENG Shi;YU Jianglong;CHEN Yongyong;WEI Qiqin;HU Pengfei

作者机构：桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 贵州装备制造职业学院贵阳551400 浙江海盐力源环保科技股份有限公司浙江嘉兴314300 贵州长江汽车有限公司贵阳550005 

出 版 物：《包装工程》 (Packaging Engineering)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：293-304页

学科分类：08[工学] 

基　　金：中国博士后科学基金项目(2024M750802) 贵州省科技计划(黔科合支撑〔2024〕一般070) 贵州省科技计划(黔科合支撑〔2022〕一般165) 贵阳市科技计划(筑科合同〔2022〕3-8号) 

主　　题：微通道 T/R散热网络 传热性能 液冷散热 

摘      要：目的基于多层生瓷片低温烧结而成的新型LTCC陶瓷基板,以提高T/R组件液冷散热性能为目的,设计一种基于金属微柱阵列结构的微通道散热器,形成热源、梯度界面层、内嵌微柱阵列以及液冷流道的散热网络结构,解决T/R组件中高密度芯片阵列的高效热管控问题。方法采用分步有限元仿真方法模拟微通道散热器的传热传质过程,通过参数控制变量法研究金属微柱阵列的尺寸大小以及梯度界面层对T/R组件中散热性能的影响,优化金属微柱阵列结构尺寸和银铜合金梯度界面层涂层结构。结果基于多热源散热网络理论优化的金属导热微柱阵列结构,能使液冷散热微通道界面热源最高温度从126.96℃降至58.89℃;基于整齐排列策略的微柱阵列结构,温度降低至52.478℃,降幅为10.88%;金属导热微柱阵列银SSP铜合金梯度界面层温升降低到53.211℃,热应变降低1.3%,热应力降低幅度为3.7%。结论通过多热源散热网络结构优化设计分析,金属导热微柱阵列微通道散热网络能力得到极大的提高,T/R组件的换热性能更优。