微型高功率元件的熱傳增進研究; Heat Transfer Enhancement for High-Power Micro Devices

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Title:	微型高功率元件的熱傳增進研究;Heat Transfer Enhancement for High-Power Micro Devices
Authors:	周復初
Contributors:	機械工程學系
Keywords:	微尺度;射頻元件;熱傳遞;鰭片;微機電系統;散熱;機械工程類
Date:	2005-07-01
Issue Date:	2010-11-30 15:14:34 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	在電子系統運作時所產生的高熱能量，往往關聯著系統運作的效能與壽命，因而其散熱效果也備受重視，並視為科技發展突破的重點之一。諸如電路機板到晶片模組，一直到單一系統散熱，都是電子系統散熱研究的重點。而具有產生微型高功率能量特性的微型高功率元件便是其中之一。因而有效的消除、降低微型高功率元件所產生的熱能，保持其做動時的溫度，以提昇系統運作品質及增長使用壽命，便顯現出其研究重要性。現有的微型高功率元件散熱方式，並未給予有效的散熱配置，導致散熱效果不彰；有鑑於目前被廣用的散熱鰭片，具有較佳的散熱成效，本研究遂以製作模擬微型高功率元件做動機制的構件，包含一發熱元件，用來模擬微型高功率元件所產生之熱能，及現行廣用之散熱鰭片（fins），用來增加熱傳導面積，提昇熱傳導效率，以期有效帶走微型高功率元件上之熱能，降低微型高功率元件做動時之溫度。其中以對接式之含鰭片與不含鰭片微型高功率散熱模組兩種型態，來做現有微型高功率元件無散熱鰭片與加上散熱鰭片彼此間之散熱測試比對，找出較佳散熱機制，期能應用於各種需用及微型高功率元件功能的系統上。因現有微型高功率元件的微尺度趨向，其元件熱源及其散熱鰭片，便利用微機電系統（MEMS）技術來製作。熱源方面，以製作一微感測器，作為熱源模擬，並可偵測其溫度變化；在散熱鰭片方面，以製作板狀鰭片（Plate Fins）形狀與其他如銷狀（Pin Fins）形狀為主，搭配最佳化之多種鰭片排列方式，來增加更多熱傳面積，並以不同尺寸散熱模組來做尺度散熱限制探討。此微型高功率散熱模組的製程是以矽（Silicon）為基材，在基材上以半導體製程中之薄膜沈積（Deposition）、微影（Lithography）、蝕刻（Etching）… 等方法來製作出所需之各元件結構，進而完成一可模擬微型高功率元件的發熱與散熱機制之模組。如此藉由量測發熱元件的電流變化值，利用材料阻值、溫度與電流間之關係式，來求得不同微型高功率模組型態的散熱量，以驗證微型高功率元件在加上鰭片後的散熱效率是否優於現有微型高功率元件。研究期間：9308 ~ 9407
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
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