Тепловое моделирование и расчет теплового режима блоков цифровых ЭС на микросборках

Блоки цифровых ЭС на микросборках обычно выполняются в виде конструкций книжного типа. Нагретая зона микроблока состоит из функциональных ячеек на металлических рамках, выполняющих функции несущих элементов конструкции и кондуктивных теплостоков.

Процессы теплообмена можно представить тепловой моделью конструкций с источниками тепла, распределенными в объеме (см. п. 5.2.3).

Однако при определении тепловой проводимости между центром и поверхностью нагретой зоны σ_Зв конструкции односторонней функциональной ячейки (рис. 5.12) свойство «дальнего порядка» частично нарушается, поскольку не все элементы ячейки имеют одинаковые геометрические формы и не выполняется требование периодичности их размещения. Поэтому параметры модели нагретой зоны в виде однородного анизотропного тела получают на основе выбора в качестве элементарной тепловой ячейки функциональной ячейки микроблока (система с «ближним порядком»).

Как видно из рис. 5.12, тепло по направлению х в ячейке передается преимущественно через боковые ребра жесткости рамки 1 и печатную плату 3. Другие элементы конструкции, обладающие относительно высокими коэффициентами теплопроводности, включены последовательно с воздушными прослойками (λ_В= 0,025 Вт/(м∙К)).

Аналогичен механизм передачи тепла через элементы конструкции ФЯ в направлении у. Основными цепями переноса тепла являются верхнее 2 и нижнее 4 ребра жесткости рамки.

По направлению z тепло в пределах ФЯ передается через винты, стягивающие ячейки в пакет, и через ребра жесткости рамки 1 и 2, по которым осуществляется тепловой контакт между ячейками в пакете.

Таким образом, тепловые проводимости ФЯ по направлениям осей координат:

σ_{Я X} =2λ_PS_P1/l_P1; σ_{Я Y} =λ_P(S_P3+S_P4)/l_P3; σ_{Я Z} =(λ_BHS_BH+ λ_PS_KH.P)/l_BH,

где λ_Р– коэффициент теплопроводности материала рамки;

S_Р1, S_Р2S_Р3– площади поперечного сечения соответствующих ребер жесткости рамки;

l_Р1, l_Р3– длины ребер жесткости;

λ_ВН – коэффициент теплопроводности материала стягивающих винтов;

S_ВН– суммарная площадь поперечного сечения винтов;

S_КН– площадь теплового контакта между рамками ФЯ;

l_ВН– длина винта в пределах рамки или высота рамки.

Рис. 5.12 – Конструкция односторонней функциональной ячейки

Тепловые проводимости нагретой зоны по направлениям осей координат

σ_ЗX = mσ_ЯХ, σ_ЗY = mσ_Я.Y, σ_ЗZ = σ_ЯZ/m,

где m – число функциональных ячеек в блоке.

Эквивалентные коэффициенты теплопроводности нагретой зоны по направлениям осей координат

l_X = σ_3Xl_x/(l_yl_z); λ_Y = σ_ЗY l_y/(l_xl_z); λ_Z= σ_ЗZ l_z/(l_xl_y),

где l_x, l_y, l_z— геометрические размеры нагретой зоны по направлениям координат.

Эквивалентные размеры нагретой зоны для λ_z= λ₀, l_z0= l_z,

.

Через отношения l_z/l_x0и l_z/l_y0по графикам [2] находят коэффициент формы нагретой зоны С, после чего определяют тепловую проводимость между центром и поверхностью нагретой зоны

σ_З= 4λ_zl_xl_y/(Cl_z).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: