氧化鋁基板導熱性能數值分析 總結：

摘要: 高效的熱傳遞是確保電子器件的正常運作、延長壽命、和提高效率的關鍵因素。當前的重要課題之一，就是怎樣提高電子器件的導熱性能。本文通過對氧化鋁基板熱傳導方程解析結果的數值模擬，從理論上預測了結構參數變化對系統導熱性能的影響。本結果為電子器件的高效熱傳遞結構設計提供了理論基礎。

綱要：

1. 引言隨著科技的發(fā)展，電子器件的尺寸越來越趨于微型化，與此同時，也對器件的散熱性能提出了更加高的要求。眾所周知，高溫會對電子器件的功能產生不良影響，比如：器件的可靠性、使用壽命、能量轉換效率等。氧化鋁基板具有良好的導熱性能，但它也具有導電性，因此，通常會在芯片間增加絕緣的氧化膜。本文根據熱傳導方程得出氧化鋁基板熱傳導的解析結果，并通過數值模擬直觀地從理論上預測了結構參數變化對系統導熱性能的影響。本結果為電子器件的高效熱傳遞結構設計提供借鑒。2. 理論與模型為系統、全面地研究氧化鋁基板的熱傳導性質，我們考慮用環(huán)氧樹脂、氧化鋁所組成的多級串聯熱傳導系統。Figure 1. Three dimensional diagram of thermal conductivity changing with thickness圖1. 導熱性能隨厚度變化三維圖Figure 2. Contour map of thermal conductivity with thickness圖2. 導熱性能隨厚度變化等高圖從圖1氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系三維圖和圖2氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系等高圖可以發(fā)現：隨著氧化鋁基板當中各層氧化鋁厚度的增大，系統的導熱性能也會提高；同時，隨著各層環(huán)氧樹脂厚度的不斷增大，系統的導熱性能也會變得越來越差。4. 結論在本文當中，我們根據實際建立了氧化鋁基板的熱傳導模型，通過熱傳導方程得出相應的解析結果，并通過氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系三維圖和等高圖進行數值模擬，直觀地從理論上探究了氧化鋁基板的導熱性能隨系統結構參數變化的規(guī)律，得出隨著氧化鋁基板當中各層氧化鋁厚度的增大，系統的導熱性能也會提高；同時，隨著各層環(huán)氧樹脂厚度的不斷增大，系統的導熱性能也會變得越來越差的結果。該結果對習慣電子器件的設計具有一定的理論和實際價值?；痦椖繃壹壌髮W生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃立項項目：氧化鋁基板導熱性能研究(項目編號：201810609010)資助課題。

內容：

1. 引言

隨著科技的發(fā)展，電子器件的尺寸越來越趨于微型化，與此同時，也對器件的散熱性能提出了更加高的要求

眾所周知，高溫會對電子器件的功能產生不良影響，比如：器件的可靠性、使用壽命、能量轉換效率等

當前，電子器件的導熱問題已成為制約電子器件進一步發(fā)展的瓶頸之一 [1] [2]

氧化鋁基板具有良好的導熱性能，但它也具有導電性，因此，通常會在芯片間增加絕緣的氧化膜

但是這樣一來，基板的導熱性能就會被降低 [3] [4]

本文根據熱傳導方程得出氧化鋁基板熱傳導的解析結果，并通過數值模擬直觀地從理論上預測了結構參數變化對系統導熱性能的影響

本結果為電子器件的高效熱傳遞結構設計提供借鑒

2. 理論與模型為系統、全面地研究氧化鋁基板的熱傳導性質，我們考慮用環(huán)氧樹脂、氧化鋁所組成的多級串聯熱傳導系統

根據公式：q=T1?Tn∑i=1nδiλi(1)q：代表熱通量、T1,Tn：代表系統兩側的溫度、δi：答辯各層的厚度、λi：代表熱導率

3. 結論

與分析數值模擬中，分別取環(huán)氧樹脂熱導率：0.2 W/(m?k)、氧化鋁熱導率：29.3 W/(m?k)、基板厚度：9 × 10?3 m

結果如

圖1、

圖2所示



Figure 1. Three dimensional diagram of thermal conductivity changing with thickness

圖1. 導熱性能隨厚度變化三維

圖

Figure 2. Contour map of thermal conductivity with thickness

圖2. 導熱性能隨厚度變化等高

圖從圖1氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系三維

圖和圖2氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系等高

圖可以發(fā)現：隨著氧化鋁基板當中各層氧化鋁厚度的增大，系統的導熱性能也會提高；同時，隨著各層環(huán)氧樹脂厚度的不斷增大，系統的導熱性能也會變得越來越差

4. 結論

在本文當中，我們根據實際建立了氧化鋁基板的熱傳導模型，通過熱傳導方程得出相應的解析結果，并通過氧化鋁基板隨環(huán)氧樹脂和氧化鋁厚度變化關系三維

圖和等高

圖進行數值模擬，直觀地從理論上探究了氧化鋁基板的導熱性能隨系統結構參數變化的規(guī)律，得出隨著氧化鋁基板當中各層氧化鋁厚度的增大，系統的導熱性能也會提高；同時，隨著各層環(huán)氧樹脂厚度的不斷增大，系統的導熱性能也會變得越來越差的結果

該結果對習慣電子器件的設計具有一定的理論和實際價值

基金項目國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃立項項目：氧化鋁基板導熱性能研究(項目編號：201810609010)資助課題

參考文獻

[1]	蔡睿賢, 張娜. 集成電路芯片非Fourier導熱方程的顯式解析解[J]. 科學通報, 1998, 43(8): 824-828.
[2]	張靈改. LED光電轉換效率測試及應用研究[J]. 制造業(yè)自動化, 2014, 36(21): 26-28.
[3]	于博. 高功率LED封裝探討與展望裝探討與展望[J]. 中國電子商情(基礎電子), 2008(7): 50-51.
[4]	陳濤, 廖其龍. 片狀氧化鋁的制備研究[J]. 中國陶瓷, 2012(5): 46-48.