0　引言

　　隨著電子芯片行業(yè)的飛速發(fā)展，電子元器件的運(yùn)算速度、工作性能的不斷提升，芯片的發(fā)熱量和發(fā)熱功率也不斷增加。著名的“10℃法則”指出，電子芯片的工作溫度每升高10℃，其工作可靠性將會降低50%[1]。目前電子芯片散熱最常用的方法是強(qiáng)制風(fēng)冷，然而隨著芯片的高度集成化、高熱流密度化，傳統(tǒng)的風(fēng)冷已達(dá)到了冷卻極限，不能滿足功率日益增大的電子芯片的散熱要求。微通道水冷技術(shù)以其優(yōu)越的散熱性能越來越受到關(guān)注。目前水冷散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及性能測試主要通過實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證，但這種方法存在周期長、結(jié)構(gòu)加工難度大、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，同時還會造成材料浪費(fèi)等問題。

　　隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和計(jì)算流體力學(xué)的飛速發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)模擬仿真得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果成為了現(xiàn)實(shí)。本文通過建立芯片微通道水冷散熱器三維模型，運(yùn)用ANSYS軟件對影響散熱性能的三種因素進(jìn)行模擬分析，得出不同因素對芯片溫度場分布的影響，為實(shí)驗(yàn)提供了有力的理論指導(dǎo)，縮短了實(shí)驗(yàn)周期，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，能有效減小實(shí)驗(yàn)誤差。

　　1　芯片微通道散熱器模型的建立

　　散熱器的工作原理：冷卻液體在泵的作用下先增壓，增壓后的冷卻液進(jìn)入吸熱盒(水冷頭)，與高熱流密度的發(fā)熱芯片進(jìn)行熱量交換;換熱過程結(jié)束以后，吸熱升溫的高溫冷卻液在泵壓的驅(qū)動下再次進(jìn)入外部散熱器，在強(qiáng)制風(fēng)冷的輔助下進(jìn)行散熱，高溫冷卻液經(jīng)過散熱器散熱后溫度降低，降溫后的冷卻液再次在泵的驅(qū)動下進(jìn)入吸熱盒吸熱，然后進(jìn)入散熱器散熱，這樣循環(huán)往復(fù)，周期性地將芯片的發(fā)熱量釋放到周圍環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)芯片降溫冷卻的目的。

　　本文所使用的芯片微通道散熱器模型如圖1所示。該芯片散熱器的長50mm、寬30mm、高7mm、壁厚5mm、進(jìn)出口直徑為4mm，散熱器內(nèi)部采用矩形微通道結(jié)構(gòu)，矩形肋的厚度為0.22 mm、肋間距為0.38mm、肋高為5mm、肋長為20mm。散熱器底部的方形結(jié)構(gòu)就是電子芯片(如圖2 所示)，尺寸為20mm×20mm。