本文關(guān)鍵詞：射頻模塊微小通道散熱特性及工藝分析

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【摘要】：隨著電子模塊的集成化越來越高,體積越來越小,模塊基板的材料選取和電子模塊的散熱變得越來越重要。LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic)材料集成密度高,RF性能好,數(shù)字響應(yīng)快,具有高頻、高Q特性和高傳輸性能,并且能適應(yīng)大電流及耐高溫特性要求。LTCC的多層技術(shù)可使多種電路及電子元器件集成到一個電子模塊中,這樣既能降低電子系統(tǒng)組裝難度又能減少接入損耗;因此,LTCC在電子通信行業(yè)的集成化模塊中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文主要研究以LTCC材料為基板的射頻模塊的散熱需求;將微小通道技術(shù)應(yīng)用于LTCC基板以解決高集成度的電子模塊的散熱問題。首先,本文分析了射頻模塊的散熱需求和散熱分布情況,結(jié)合射頻模塊的發(fā)熱情況、機載通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求以及LTCC的工藝可行性,設(shè)計出新型直入直出型微小通道結(jié)構(gòu)對射頻模塊散熱的方案。此微型通道設(shè)計在LTCC基板內(nèi)部,開口在基板上方,這樣既節(jié)省基板四周的空間空,又不會占用基板上方貼裝芯片處太多的面積。接著,采用析因?qū)嶒灧治隽宋⑿⊥ǖ赖慕孛嫘螤顓?shù):高寬比、孔隙率、水力直徑對散熱效率及進出口壓力損失的影響度大小,并根據(jù)析因分析結(jié)果選出最適合本文研究的射頻模塊的結(jié)構(gòu)尺寸。由于在LTCC的一體化層壓和燒結(jié)工藝過程中,微小通道極易變形。所以針對本文設(shè)計的直線交錯微小通道結(jié)構(gòu)對LTCC工藝進行參數(shù)分析及工藝優(yōu)化。首先,對層壓工藝進行分析,得出了層壓工藝的參數(shù)溫度、時間、壓力對微小通道的變形影響曲線;根據(jù)曲線和模擬結(jié)果確定合適的工藝參數(shù)組合。由于優(yōu)化工藝參數(shù)沒能將微小通道的變形量控制在允許范圍內(nèi),我們對工藝進一步做了優(yōu)化:在微小通道道中添加碳基復(fù)合材料在層壓過程中作為支撐,隨后讓其在燒結(jié)過程中揮發(fā)掉。根據(jù)其發(fā)生的主要化學(xué)變化,燒結(jié)工藝可分為排膠階段和燒結(jié)階段;其中對微小通道成型質(zhì)量影響最大的是這兩個階段的中升溫過程;通過對不同的升溫速率進行模擬,得出最佳的溫度變化曲線。最后,按照優(yōu)化后的LTCC工藝制作射頻模塊樣件,并用3D精密光學(xué)形貌測量儀對微小通道結(jié)構(gòu)尺寸進行測量,滿足變形量小于8%的設(shè)計要求,對其進行壓力測試及密封性測試。
【關(guān)鍵詞】：LTCC 微小通道 散熱 矩形微小通道 截面參數(shù) 工藝 層壓 燒結(jié)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及研究意義10-11
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 研究的意義10-11
• 1.2 微小通道技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 微小通道技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 微小通道技術(shù)國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 LTCC技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文研究主要內(nèi)容16-18
• 第二章 射頻功能模塊散熱微小通道拓撲形狀設(shè)計18-35
• 2.1 熱仿真的基本理論18-21
• 2.1.1 傳熱學(xué)基本理論18-19
• 2.1.2 流體動力學(xué)基本方程19-21
• 2.2 射頻模塊的元器件分布及散熱需求21-23
• 2.2.1 射頻模塊的散熱需求及結(jié)構(gòu)約束21
• 2.2.2 射頻模塊的冷卻方式選擇21-23
• 2.3 微小通道拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計23-33
• 2.4本章小結(jié)33-35
• 第三章 微小通道截面結(jié)構(gòu)對散熱及壓降的影響分析35-55
• 3.1 流-熱耦合數(shù)學(xué)模型35-37
• 3.1.1 流場分析原理35-36
• 3.1.3 有限體積法36-37
• 3.2 微小通道截面結(jié)構(gòu)分析及熱阻模型的建立37-43
• 3.2.1 微小通道截面結(jié)構(gòu)分析（矩形、梯形、三角形）37-40
• 3.2.2 射頻模塊微小通道的熱阻模型40-43
• 3.3 微小通道截面結(jié)構(gòu)因素對微小通道散熱及壓降的影響分析43-53
• 3.3.1 微小通道截面結(jié)構(gòu)尺寸對散熱及壓降的單因素影響分析43-50
• 3.3.2 微小通道截面結(jié)構(gòu)對微小通道散熱與壓降的多因素影響分析50-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 射頻模塊微小通道成型工藝及優(yōu)化55-83
• 4.1 機載射頻功能模塊微小通道制造工藝難點分析55-56
• 4.2 微小通道層壓工藝中出現(xiàn)的缺陷分析及參數(shù)優(yōu)化56-69
• 4.2.1 層壓工藝方法分析56-60
• 4.2.2 層壓工藝參數(shù)分析及優(yōu)化60-63
• 4.2.3 響應(yīng)曲面法分析溫度、壓力、時間與應(yīng)變能的關(guān)系63-69
• 4.3 微小通道加工工藝優(yōu)化方案（添加犧牲材料）69-72
• 4.4 燒結(jié)工藝的參數(shù)分析及優(yōu)化72-79
• 4.4.1 燒結(jié)工藝72-73
• 4.4.2 生死單元法73-75
• 4.4.3 對排膠溫度非線性升高的分析75-79
• 4.5 樣件制作及實驗檢測79-82
• 4.6 本章小結(jié)82-83
• 第五章 總結(jié)83-85
• 5.1 工作總結(jié)83-84
• 5.2 研究展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-89

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 陳力春;堵永國;陳興宇;鄭曉慧;;LTCC流延生瓷帶的力學(xué)性能[J];電子元件與材料;2009年12期

2 陸向迅;徐斌;吳建;王洋;薛宏;;矩形微通道內(nèi)液體流動與傳熱的數(shù)值模擬研究[J];節(jié)能技術(shù);2008年02期

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本文編號：808711