电子设备高温环境热控制技术实验研究

【摘要】随着电子元器件和集成电路技术的高频、高速化发展以及微电子机械(MicroE1ecttonicalMechanicalSystem，简称MEMS)技术的进步，各种电子器件和产品的体积越来越小，导致集成器件周围的热流密度大幅升高，最终会使元器件失效。因此，高效的热控制技术是这些电子元器件发挥良好性能的有力保障，也是近年来一个研究热点。本文分别采用单一与复合式的热控制技术，以确定最优化热控制方案，使电子设备在外部环境温为300℃的条件下持续25min时，电子设备内部温度小于等于60℃且总加重小于2kg。采用单一热防护技术对电子设备进行控温，首先分别对不同厚度的二氧化硅气凝胶隔热纤维毡隔热效果进行简单理论计算，结果作为实验中选择二氧化硅气凝胶隔热纤维毡厚度的选择的参考。然后分别对不同厚度的二氧化硅气凝胶隔热纤维毡和纤维板进行实验研究，得出当二氧化硅气凝胶纤维板厚度达到20mm时，可以满足实验要求。但是为了避免了因单一热控制方式失效而使电子设备不能正常工作的情况，同时可以减小占用空间，我们采用热防护技术和相变温控技术复合的方式继续优化实验。热防护和相变温控复合热控制技术，是外层选用二氧化硅气凝胶板作防护隔热结构，防止外部温度通过热辐射、传导引发设备内部温度升高；设备内部采用石蜡相变材料，当温度上升到一定温度时，吸收热量，保证电子器件稳定工作。首先对石蜡相变材料的传热过程进行简单理论计算，得出在15mm二氧化硅气凝胶隔热纤维板和46#石蜡共同作用时所需石蜡量，以此作为实验选用石蜡量的参考。实验在15mm二氧化硅气凝胶隔热纤维板的热防护基础上，分别对36#和46#的石蜡单独作用，两者以不同方式排列组合以及其混合物进行实验，经过实验研究分析确定了最佳复合控温方案，即使用15mm二氧化硅气凝胶隔热纤维板和两种石蜡交叉式的排列组合方式时（即1、3号盒子46#石蜡为40g，2、4号盒子36#石蜡为80g），电子设备内部温度可控制在39℃左右，且总加重小于2kg，保证了电子设备在规定条件下安全、可靠、稳定的运行。
【作者】王美妮；
【导师】闻利群；刘薇；
【作者基本信息】中北大学，安全工程，2014，硕士
【关键词】热控制技术；热防护系统；隔热材料；相变温控；相变石蜡；

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