温度传感器与微流道散热器集成方法与研究

发布时间：2024-01-24 18:33

　　随着微电子技术的发展,集成芯片的尺寸越来越小,进而使得微电子器件的热流密度急剧上升,在微小的空间内形成温度较高的局部热点。热致失效效应成为了微电子技术发展的主要瓶颈。热管理技术日益重要。相比于传统的散热技术,微流道散热器具有优良的散热能力。然而,大多数的研究都没有深入研究微通道内部微流体的温度细节,在这一方面,对散热器的理解是有限的。主要的因为是很少有工具或方法可以直接监视微通道内温度变化的细节。分立的温度传感器只能放置在散热器的进口和出口处,或者集成在微流道散热器的外表面,而红外热相机也只能测得散热器表面的温度分布。这三种方法都不能测得微流道内的温度细节。另外,一些研究只建立在仿真模拟的基础上,一些假设并没有得到实验的证实。为了克服这些局限性,本文提出了一种在微流道内部集成薄膜温度传感器的微流体散热器。集成在微流道内部的薄膜(Ti/Pt/Cr/Au)温度传感器能高空间分辨率的监测微流道内部的温度变化。利用这些高灵敏度和精度的温度传感器,研究了在不同工作条件下,微流道内温度的变化。具体科研工作和结果如下:(1)为了对微流道散热器的温度特性进行精确的测量,本文提出了一种多层(Ti/Pt/...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 基本热传输原理与常见散热技术
        1.2.1 热传输原理
        1.2.2 被动式散热技术
        1.2.3 主动式散热技术
    1.3 微流道散热器
        1.3.1 微流道散热及微流道散热器性能参数
        1.3.2 微流道散热器的热测试
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 常见温度测试方法及微型温度传感器研究现状
        1.4.2 微流道散热器研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 研究方案与实验方法
    2.1 研究方案
    2.2 COMSOLMultiphysics多物理场耦合分析(仿真)软件
        2.2.1 COMSOLMultiphysics的概述
        2.2.2 COMSOLMultiphysics热仿真流程
    2.3 MEMS工艺与封装技术
        2.3.1 激光刻蚀技术
        2.3.2 电子束蒸发镀膜和磁控溅射镀膜
        2.3.3 高温退火
        2.3.4 BCB树脂键合
    2.4 微观结构分析及性能表征
        2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.2 原子力显微镜(AFM)
        2.4.3 台阶仪
    2.5 薄膜温度传感器电阻温度系数(TCR)标定方法
    2.6 实验测试及温度表征
        2.6.1 多通道数据采集仪
        2.6.2 红外热像仪
    2.7 本章小结
第三章 集成有电阻式薄膜温度传感器的微流道散热器的设计与制备以及热测试系统的搭建
    3.1 分立电阻式薄膜温度传感器的设计及制备
        3.1.1 温度敏感材料的选择与制备
        3.1.2 分立电阻式薄膜温度传感器的设计与制备
        3.1.3 分立电阻式薄膜温度传感器的温度标定
    3.2 微流道的设计及制备
    3.3 热源的设计及制备
    3.4 集成有电阻式薄膜温度传感器的微流道散热器的设计及制备
        3.4.1 集成有电阻式薄膜温度传感器的微流道散热器的仿真设计
        3.4.2 BCB键合参数的确定
        3.4.3 集成有电阻式薄膜温度传感器的微流道散热器的制备
    3.5 微流道散热器热测试系统
    3.6 本章小结
第四章 集成有电阻式薄膜温度传感器的微流道散热器热性能测试
    4.1 薄膜温度传感器以及微流道散热器热测试系统稳定性测试
    4.2 微流道散热器散热性能测试
        4.2.1 微流道散热能力的测试与研究
        4.2.2 微流道内温度分布及其研究
    4.3 微流道散热器内微流体(冷却液)状态研究
        4.3.1 单相下,气泡对微流道散热器的影响
        4.3.2 微流道散热器内微流体(冷却液)波动研究
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3884257