熱源自動(dòng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)外文翻譯

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)外文資料翻譯</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><

2、p>　　外文出處： Journal of Electronic Packaging Copyright ©2005 by ASME SEPTEMBER 2005, Vol. 127 / 193 </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p&

3、gt;　　附件1：外文資料翻譯譯文</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,</b></p><p>　　離散的瞬態(tài)傳熱熱源在水中垂直矩形通道冷卻</p><p>　　基于熱源長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)，研究了瞬態(tài)的強(qiáng)制對(duì)流傳熱熱源在以一個(gè)數(shù)組為4×1的形式返回，離散熱源在一個(gè)垂直的通道的瞬態(tài)操作。水是一種可以冷卻、傳熱和流動(dòng)涵蓋廣泛的滿足層流

4、流動(dòng)性與雷諾數(shù)體制的介質(zhì)。應(yīng)用平均熱流密度范圍從1到7 W /平方厘米。對(duì)加熱器傳熱特性進(jìn)行了研究,給出了芯片在瞬態(tài)的相關(guān)性以及四個(gè)全面數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,傳熱系數(shù)強(qiáng)烈的影響數(shù)量和雷諾數(shù)芯片。最后,一般影響突出物的熱源(B = 1、2毫米)在傳熱狀態(tài)下對(duì)研究出的四個(gè)芯片的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。</p><p><b>　　介紹</b></p><p>　　電子芯片冷卻負(fù)荷

5、增加,在兩個(gè)芯片模塊的作用下,良好的傳熱和熱設(shè)計(jì)比以往任何時(shí)候都更為重要。大規(guī)模、高速電路在未來(lái)的發(fā)展可能不能保持有效的冷卻。然而,適當(dāng)?shù)睦鋮s方法的使用,溫度將會(huì)上升,將會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行的可靠性,降低電子變速器設(shè)備的效率。很難依靠空冷負(fù)荷的增加去冷卻大功率電子芯片。液體冷卻曾被考慮過(guò),并且它可能會(huì)成為實(shí)踐，在大功率芯片下保持合理溫度。然而,為液體直接冷卻提供了一個(gè)高傳熱系數(shù)，水是最有效的冷卻劑，比空氣冷卻提供了更大的統(tǒng)一的芯片溫度。它觀察

6、到的平均奴塞爾數(shù)為離散加熱，是高于均勻加熱的。近年來(lái),電子系統(tǒng)瞬態(tài)問(wèn)題變得更加重要,因?yàn)樗桥c設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的性能和包裝熱量消散組件相關(guān)的。流體流動(dòng)和熱流密度隨時(shí)間改變,導(dǎo)致溫度的變化。完整的系統(tǒng)性能對(duì)溫度是敏感的。因此,它是一種需要調(diào)查的瞬態(tài)熱行為,以確定偏離正常情況的程度,特別是在冷卻劑流量的系統(tǒng)中。在分析這樣的系統(tǒng)時(shí),有必要關(guān)注即熱設(shè)備,比如一個(gè)單個(gè)的或數(shù)組的受熱部件。</p><p>　　瞬態(tài)傳熱的二維層流

7、流入?yún)^(qū)域的水平平行板通道,邊界面是隨任意時(shí)間或表面溫度或熱流密度變化。分析了流塞平板層流通道,在水平方向上所提供的熱通量及速度分布被假設(shè)為穩(wěn)定的。席格和穆特在位置和時(shí)間上，研究了二維層流傳熱數(shù)值模擬在橫向平行板渠道和墻加熱的非恒定流。本文采用瞬態(tài)層流的強(qiáng)制對(duì)流在導(dǎo)管應(yīng)用均勻的平行板通道中的壁熱流密度。楊、朱研究分析了二維鏈瞬態(tài)層流在傾斜平行板通道的自然對(duì)流。</p><p>　　研究表明,很少有相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)由于電

8、子冷卻壁熱流密度或墻表溫度和流速峰值的變化而使瞬態(tài)響應(yīng)變化。然而,沒(méi)有什么工作是離散熱源在河道泵液體冷卻條件下操作的。本文亦發(fā)現(xiàn)單相傳熱研究芯片預(yù)計(jì)將高于沖洗安裝芯片。因此應(yīng)該更多關(guān)注，便于直接理解物理機(jī)制給電子芯片的熱行為帶來(lái)的影響。熱源的研究參照文獻(xiàn)的十三至十八。加利梅拉和愛(ài)貝克對(duì)數(shù)組的浸泡冷卻在不同介質(zhì)的矩形突出物的液體進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以雷諾數(shù)、通道高度、間距和流向?yàn)橛绊憣?duì)流傳熱系數(shù)與水在線數(shù)組的突出的元素。康和Jaluria進(jìn)行了詳細(xì)

9、的傳熱實(shí)驗(yàn)研究，孤立的凸模組在垂直和水平位置,混合對(duì)流，研究了穩(wěn)態(tài)條件下的強(qiáng)制對(duì)流，觀察到傳熱分離凸熱源和熱傳遞對(duì)凸芯片的影響較小。然而,研究表明,所有這些涉及到穩(wěn)態(tài)條件,很難有涉及任何瞬態(tài)傳熱離散熱源垂直通道的流動(dòng)的研究。</p><p>　　針對(duì)當(dāng)前工作的影響實(shí)驗(yàn)研究,數(shù)組的在線熱源安裝在一面墻上的水垂直矩形水道，實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)傳熱對(duì)冷卻泵瞬態(tài)操作的影響。為安裝加熱器提供了熱通量、雷諾數(shù)和公式。并且對(duì)B = 1、2

10、毫米加熱器的傳感器在不同的四個(gè)芯片中的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)儀器</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室包括測(cè)試設(shè)備和儀器兩部分，參照文獻(xiàn)18至21所使用，為方便水庫(kù)流、泵、熱交換器、過(guò)濾器、旋轉(zhuǎn)式流量計(jì)、垂直過(guò)程通道、脫氣設(shè)備的使用。溫度測(cè)試部分的進(jìn)口不斷通過(guò)維護(hù)換熱器,在水庫(kù)主要采用浸入式加熱器,測(cè)試部分之前由k熱電偶。芯片1是指加熱器

11、的上游渠道。剩下的晶片號(hào)碼順序分配到4個(gè)通道。對(duì)于20毫米和5毫米寬的高度，雖然大多數(shù)的長(zhǎng)120毫米通道是用有機(jī)玻璃,多芯片組件加工高溫度導(dǎo)熱系數(shù)低0.4 W / m?K的矩形風(fēng)管。第一個(gè)芯片位于700毫米下游的通道入口,提供一個(gè)最小的水動(dòng)力輸入長(zhǎng)度為50毫米的液壓直徑。這是使得流體層流充分開(kāi)發(fā)必要層前的第一芯片。每個(gè)芯片的無(wú)氧銅制作的高度Hc = 9毫米、長(zhǎng)度= 10毫米,表面區(qū)域突出量分別為0、1和2毫米。然而相比之下在B = 0時(shí)

12、 安裝芯片分別暴露正面芯片的面積增加1.4倍和1.8 倍。</p><p>　　晶片的表面安裝在聚四氟乙烯基體模塊、芯片是放置在中心的墻面前,一個(gè)頻道之間的間隔5毫米的邊側(cè)墻芯片和渠道。電阻式加熱器是通過(guò)并聯(lián)電壓互感器被連接到每個(gè)芯片并受到控制。這樣的類似的電壓互感器的四個(gè)芯片被用于實(shí)驗(yàn)設(shè)備。</p><p><b>　　測(cè)試程序</b></p><

13、;p>　　執(zhí)行實(shí)驗(yàn)之前，兩個(gè)鎳鉻合金熱電偶的都是嵌入式芯片，沿流向中心線在深度0.5毫米上的晶片間隔都為2毫米,除了邊緣上游和下游的芯片。通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)熱電偶得知芯片壁溫的平均溫度。獲取數(shù)據(jù)的程序是由單相實(shí)驗(yàn)的一個(gè)入口溫度、錫23°c的熱流密度范圍變化提供的。利用電壓、電阻加熱器在所有的四個(gè)芯片上采用萬(wàn)用表、加熱恒熱流。</p><p>　　流量、加熱功率、芯片溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),通常在大約30分鐘。

14、研究發(fā)現(xiàn),過(guò)去3分鐘的變化是芯片壁面溫度小于0.3°。然后采用瞬變?cè)囼?yàn)操作。</p><p>　　進(jìn)行瞬態(tài)操作，關(guān)閉泵，使其功率在穩(wěn)定狀態(tài)，則瞬間芯片壁溫迅速增加。當(dāng)溫度達(dá)到70°C，泵是開(kāi)著的。然而大大降低了芯片溫度。使所有芯片溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)極限85°C確保沒(méi)有相變流體通道。在等溫條件下，分析了電子芯片的熱行為,瞬態(tài)傳熱采取的75年代加熱功率。</p><p&

15、gt;　　天文數(shù)據(jù)歸算的屏壁防護(hù)和</p><p>　　所有的物理性質(zhì)的大部分評(píng)估流體溫度在這里定義為</p><p>　　Tb =（ Twall + Tin）/2 (1)</p><p><b>　　芯片和液體溫度差</b></p><p>　　T = Twall ? Tin

16、. (2)</p><p><b>　　)</b></p><p><b>　　基于的奴塞爾數(shù)長(zhǎng)度</b></p><p>　　Nu=hl/k=ql/kA(Twall ? Tin) (3)</p><p>　　基于熱源長(zhǎng)

17、度的雷諾數(shù)</p><p>　　Rel=Ul/v. (4)</p><p>　　基于熱源長(zhǎng)度的Peclet數(shù)量被定義為</p><p>　　Pel=Rel*Pr (5) </p><p><b>　　傅里葉數(shù)其定義

18、</b></p><p>　　Fo=at/Hc2 (6)</p><p><b>　　Biot被定義為</b></p><p>　　Bi=hHc/kc (7)</p><p>　　估計(jì)的

19、不確定性：液體冷卻熱量損失模擬芯片被發(fā)現(xiàn)是可以忽略的。然而,在目前的實(shí)驗(yàn)中,熱量損失是由聚四氟乙烯的表面溫度測(cè)量暴露在環(huán)境溫度空氣,是基于假定，傳導(dǎo)熱量損失的是平等的,多芯片組件的熱損耗——由自然對(duì)流從水面的多芯片環(huán)境。整體估計(jì)值的不確定性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量技術(shù)。研究揭示了我國(guó)稀土的不確定性、Nu、Pel、傅里葉系數(shù)小于3.8%,6.8%,3.8%,4.0%,。這些價(jià)值觀是微不足道的，與基礎(chǔ)上不確定性的體質(zhì)有關(guān)。</p&g

20、t;<p>　　Flush-mounted芯片的研究</p><p>　　穩(wěn)態(tài)的結(jié)果。確保試驗(yàn)夾具條件下，得到了與穩(wěn)態(tài)結(jié)果。26人同一圖繪制，表示吻合較好，5%的偏差奴塞爾數(shù)與本文研究有價(jià)值。這是為了保證試驗(yàn)處于良好的工作狀態(tài)。線性適合方法用于相關(guān)層流流動(dòng)數(shù)據(jù)，其平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為15%左右。</p><p><b>　　凸芯片的研究</b></p&g

21、t;<p>　　由于上游和下游的芯片也有類似的傳熱數(shù)據(jù)，在不同實(shí)驗(yàn)條件下，四個(gè)芯片在不同的突出物的平均數(shù)據(jù)，對(duì)在不同凸高度B ，C和m進(jìn)行研究，為每個(gè)芯片的試驗(yàn)中找到合適的線性方法。平均這些結(jié)果得到了各芯片數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)的平方值約為0.95，平均標(biāo)準(zhǔn)差SD實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大約是15%。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)單相瞬態(tài)的

22、強(qiáng)制對(duì)流傳熱在一個(gè)垂直矩形通道進(jìn)行過(guò)程中瞬態(tài)手術(shù)的研究來(lái)決定芯片整體傳熱系數(shù)。安裝和突出的芯片為沖刷的影響、熱通量、冷卻劑流量率和芯片編號(hào)進(jìn)行了研究。由適當(dāng)?shù)膬r(jià)值的指數(shù)n，得到了一個(gè)獨(dú)特的價(jià)值。通過(guò)相關(guān)方程，可得加熱器籌碼以及全面的數(shù)據(jù)。不同的傳熱之間的數(shù)據(jù)和突出的芯片不同。</p><p><b>　　命名</b></p><p>　　A=晶片表面接觸面積，米<

23、;/p><p><b>　　B=突出高度，米</b></p><p><b>　　C=相關(guān)系數(shù)</b></p><p>　　Cp=在恒壓比熱容、J /公斤?K</p><p><b>　　Fo=傅里葉數(shù)</b></p><p>　　g=重力加速度、米/秒&l

24、t;/p><p>　　Hc=高度的芯片，米</p><p>　　h=傳熱系數(shù)、W / m2K</p><p>　　k=流體的導(dǎo)熱系數(shù)、W / m?K</p><p><b>　　l=長(zhǎng)度的熱源、米</b></p><p><b>　　n=指數(shù)</b></p><

25、;p><b>　　Nul=奴塞爾數(shù)</b></p><p>　　Q=流量、立方米/秒</p><p>　　References</p><p>　　1 Xu, G. P., Tso, C. P., and Tou, K. W., 1996, “A Review on Direct Liquid</p><p>　　

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27、ctronic</p><p>　　Chips,” Proc. 1992 Intersociety Conference on Thermal Phenomenon, pp. 74–</p><p><b>　　84.</b></p><p>　　3 Mudawar, I., and Maddox, D. E., 1989, “Enhancem

28、ent of Critical Heat Flux</p><p>　　From High Power Microelectronic Heat Sources in a Flow Channel,” Heat</p><p>　　Transfer in Electronics-1989, R. K. Shah, ed., HTD-Vol. 111, ASME, New</p>

29、<p>　　York, pp. 51–58.</p><p>　　4 Incropera, F. P., Kerby, J. S., Moffatt, D. F., and Ramadhyani, S., 1986, “Con-</p><p>　　vection Heat Transfer from Discrete Heat Sources in a Rectangula

30、r Channel,”</p><p>　　Int. J. Heat Mass Transfer, 29, pp. 1051–1058.</p><p>　　5 Gersey, C. O., and Mudawar, I., 1993, “Nucleate Boiling and Critical Heat</p><p>　　Flux from Protruded

31、 Chip Arrays during Flow Boiling,” J. Electron. Packag.,</p><p>　　115, pp. 78–88.</p><p>　　6 Keyhani, M., Prasad, V., and Cox, R., 1988, “An Experimental Study of Natu-</p><p>　　ral

32、 Convection in a Vertical Cavity with Discrete Heat Sources,” J. Heat Trans-</p><p>　　fer, 110, pp. 616–624.</p><p>　　7 Siegel, R., 1960, “Heat Transfer for Laminar Flow in Ducts with Arbitrary&

33、lt;/p><p>　　Time Variations in Wall Temperature,” J. Appl. Mech., 82E, pp. 241–249.</p><p>　　8 Siegel, R., and Sparrow, E. M., 1959 “Transient Heat Transfer for Laminar</p><p>　　Forced

34、 Convection in the Thermal Entrance Region of Flat Ducts,” J. Heat</p><p>　　Transfer, 81C, pp. 29–36.</p><p>　　9 Siegel, R., 1959, “Transient Heat Transfer for Laminar Slug Flow in Ducts,” J.<

35、;/p><p>　　Appl. Mech., 81E, pp. 140–142.</p><p>　　10 Perlmutter, M., and Siegel, R., 1961, “Unsteady Flow in a Duct with Unsteady</p><p>　　Heat Addition,” J. Heat Transfer, 83C, pp. 43

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37、;p>　　Transfer, 30, pp. 1753–1756.</p><p>　　12 Yang, H. X., and Zhu, Z. J., 2003 “Numerical Study of Transient Laminar</p><p>　　Natural Convection in an Inclined Parallel-Walled Channel,” Int.

38、 Commun.</p><p>　　Heat Mass Transfer, 30, pp. 359–367.</p><p>　　13 Joshi, Y., Kelleher, M. D., Powell, M., and Torres, E. I., 1991, “Heat Transfer</p><p>　　Enhancement in Electronic

39、s Cooling,” HTD Am. Soc. Mech. Eng. , 183, pp.</p><p><b>　　9–13.</b></p><p>　　14 Garimella, S. V., and Eibeck, P. A., 1990, “Heat Transfer Characteristics of an</p><p>　

40、　Array of Protruding Elements in Single Phase Forced Convection,” Int. J. Heat</p><p>　　Mass Transfer, 33, pp. 2659–2669.</p><p>　　15 Garimella, S. V., and Schlitz, D. J., 1993, “Reducing Inter-

41、chip Temperature</p><p>　　Differences in Computers Using Vortex Generators in Forced Convection,” J.</p><p>　　Electron. Packag., 115, pp. 410–415.</p><p>　　16 Kang, B. H., and Jalur

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43、ang, B. H., Jaluria, Y., and Tewari, S., 1990, “Mixed Convection Transport</p><p>　　from an Isolated Heat Source Module on Horizontal Plate,” J. Heat Transfer,</p><p>　　112, pp. 653–661.</p&g

44、t;<p>　　18 Tou, K. W., Xu, G. P., and Tso, C. P., 1998, “Direct Liquid Cooling of Elec-</p><p>　　tronic Chips by Single-phase Forced Convection on FC-72,” Exp. Heat Trans-</p><p>　　fer, 1

45、1, pp. 121–134.</p><p>　　19 Bhowmik, H., Tso, C. P., and Tou, K. W., 2003, “Thermal Behavior of Simu-</p><p>　　lated Chips During Power-off Transient Period,” 5th Electronic Packaging</p>

46、<p>　　Technology Conference, Singapore, pp. 497–500.</p><p>　　20 Tso, C. P., Tou, K. W., and Bhowmik, H., 2004, “Experimental and Numerical</p><p>　　Thermal Transient Behavior of Chips in

47、a Liquid Channel During Loss of</p><p>　　Pumping Power,” J. Electron. Packag., 126 4 , pp. 546–553.</p><p>　　21 Tso, C. P., Xu, G. P., and Tou, K. W., 1999, “An Experimental Study on Forced</

48、p><p>　　Convection Heat Transfer from Flush-mounted Discrete Heat Sources,” J. Heat</p><p>　　Transfer, 121, pp. 326–332.</p><p>　　22 Perry, J. H., 1963, Chemical Engineer’s Handbook, 4

49、th Ed. McGraw-Hill,</p><p><b>　　New York.</b></p><p>　　23 Willingham, T. C., and Mudawar, I., 1970, “Forced Convection Boiling and</p><p>　　Critical Heat Flux from a Lin

50、ear Array of Discrete Heat Sources,” Int. J. Heat</p><p>　　Mass Transfer, 35, pp. 2879–2890.</p><p>　　24 Heindel, T. J., Ramadhyani, S. R., and Incropera, F. P., 1992, “Liquid Immer-</p>

51、<p>　　sion Cooling of a Longitudinal Array of Discrete Heat Sources in Protruding</p><p>　　Substrates: 2-Forced Convection Boiling,” J. Electron. Packag., 114, pp. 55–</p><p><b>　　62.

52、</b></p><p>　　25 Kline, S. J., and McClintock, F. A., 1953, “Describing Uncertainties in Single-</p><p>　　sample Experiments,” Mech. Eng. Am. Soc. Mech. Eng. , 75, pp. 3–8.</p><