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240

作者：

黄祯光

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摘要：

当前电子工业技术正处于快速发展阶段,电子设备产品的应用已经遍布军事,通讯,航空航天和民用生活等各个领域.电子组件的结构尺寸逐渐变小,其功率随着功能的复杂而不断增大,高度集成的大规模电路应用越来越广泛,这些都导致了热流密度在不断攀升,进而造成电子组件因工作温度过高而引起热失效.当前制约电子工业技术进一步发展的瓶颈之一就是电子组件热失效问题.为了更好地解决电子组件的热失效问题,电子设备热设计人员高度重视对热控技术(热分析和热设计)的研究,并不断发展和完善热控技术.电子设备热失效问题在航空航天领域显得尤为突出,因为其特殊的环境条件和苛刻的设计要求,使得电子设备散热变得更加困难,这给电子热设计工程师提出了巨大挑战. 本文旨在设计及搭建地面真空热测试实验系统,对航天电子仪器热可靠性进行实验研究;利用热测试实验数据对电子仪器的热仿真模型进行验证修改,从而掌握正确的热仿真思路和方法,为后续的热分析和热设计工作奠定基础;将有限体积法和最大最小蚂蚁系统(MMAS)应用于PCB板上封装芯片热布局优化设计.具体工作包括以下三个方面: 1,设计及搭建地面真空热测试实验系统.为了确保航天电子仪器在天上能够安全可靠地工作,必须都得经过地面热试验合格以后才能上天工作.本文主要研究如何设计及搭建一个真空热测试实验系统,能够尽量真实地模拟航天电子仪器所处的热环境.在保证热测试实验系统性能符合要求的前提下,对航天电子仪器的热可靠性进行实验研究. 2,航天电子仪器热仿真及热设计.首先,对数值传热学的基本理论和热仿真软件Icepak进行了简单的介绍,同时对电子设备组件的建模方法进行了总结.然后,对前面实验研究的电子仪器进行热仿真分析,并用热测试实验数据对热仿真结果进行验证,从而检验热仿真思路和方法的准确性.还对电子仪器的真实电路板进行热仿真分析,并研究不同散热方式对电路板上封装芯片温度的影响;最后,对封装芯片的热阻网络模型进行介绍,着重研究如何计算提取双热阻网络模型的热阻值,并对双热阻网络模型的计算精度进行了热仿真验证. 3,PCB板上封装芯片热布局优化设计.首先,简单介绍了基本蚁群算法的思想及原理,数学模型和实现流程,重点介绍了最大最小蚂蚁系统(MMAS)的改进特点;然后,将有限体积法和最大最小蚂蚁系统(MMAS)应用于求解PCB板上封装芯片的最优布局方式,采用Fortran语言编程对正反问题进行计算求解;最后,利用热仿真软件Icepak对封装芯片的最优布局进行热仿真验证.

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关键词：

热分析 热设计 航天电子仪器 蚁群算法 热布局优化设计

学位级别：

硕士

学位年度：

2014

DOI：

10.7666/d.D593622

被引量：

1