Расчеты тепловых режимов блоков РЭА и ЭВА на микросхемах и дискретных элементах: Методические указания по дипломному проектированию, страница 3

∆t₃ = К_л К_w Р / к_σ σ₃,                                             (11)

где К_σ – коэффициент, учитывающий контактный теплоотвод от массива ячеек или ТЭЗов к корпусу.

К_w – коэффициент, учитывающий внутреннее перемещение воздуха; определяется по графику на рис. 7.

                          G_g / L_kx L_ky L_kz (1 – K₃)

Рис. 7

Если между корпусом и массивом ячеек имеется воздушный зазор или рамки ТЭЗов являются частью корпуса блока, то К_σ = 1.

При установке ячеек в пазы корпуса блока

            К_σ =     1,63 – 0,157 / К₃S_nkпри 0,2 ≤ 1 / К₃S_nk ≤ 0,4,

                       1                                при 1 / К₃S_nk > 4,                                         (12)

где К₃ – удельная теплопроводность зазора между ячейками и корпусом             блока, Вт. м^-2. град^-1;

К₃ = 180 Вт. м^-2. град^-1, если ячейки не прижимаются к корпусу. Когда ячейки прижимаются к корпусу блока с усилием F, то К₃ определяют по графику на рис. 8.

S_пк – площадь контакта ячейки с корпусом блока при установке ее в

К₃, Вт / (м². ⁰С)

F * 10^-5, ^н/_м²

Рис. 8

пазы корпуса с прижимом; S_пк = 2 aвс при установке ячеек без прижима (здесь а, в, с – длина, ширина и глубина паза корпуса).

Для герметического блока, в котором зазор заполнен компаундом, К_w = 1, К_п = 1.

В герметическом блоке процесс теплопередачи в зазоре от  нагретой зоны к корпусу происходит за счет конвективно - кондуктивного переноса и излучения, если зазор заполнен газом, и за счет контактной теплопроводности (кондукции), если зазор заполнен компаундом. Для такого блока тепловая проводимость газовой прослойки

σ₃ = α_л (S’_в +  S’_н + S’_δ) +  К_в S’_в +  К_н S’_н +  К_δ S’_δ,            (13) где S’_в =  S’_н + S’_δ – эффективные площади верхней, нижней и боковой поверхностей нагретой зоны.

Здесь

S’_I =     S_i S_ki,                        i = в, н, δ                                 (14)

S_к – соответствующая поверхность корпуса.

В формуле (13) конвективно – кондуктивные коэффициенты теплопередачи для верхнего, бокового и нижнего зазоров равны соответственно

К_в =    0,453⁴∆t / h_в;                                                        (15)

     К_δ =      0,453⁴√∆t / h_δ;                                                (15а)

К_н = λ_г / h_н,                                               (16)

                        _{m                m}

где h_g = ∑ h_j S_j / ∑ S_j – средневзвешенная толщина зазора в верхней части

                       _{j-1               j-1}блока;

h_j и S_j – высота зазора и площадь поверхности j-й ИС или ЭРЭ;

h_g – боковой зазор между корпусом и нагретой зоной;

λ_г – коэффициент теплопроводности газа. Его значения для воздуха могут быть определены по табл. 5;

h_н – расстояние между нижней поверхностью нагретой зоны и дном корпуса блока.

По формуле (16) рассчитывается коэффициент теплопередачи для прослоек, заполненных герметизирующим компаундом. λ_г в этом случае заменяется коэффициентом теплопроводности компаунда.

Лучистый коэффициент теплообмена α_л, который входит в формулу (13), определяется из выражения

α_л = ε_п * f,                                                  (17)

где функция f определяется по монограмме рис. 6;

ε_п – приведенная степень черноты системы тел «корпус – нагретая зона», между которыми происходит теплообмен.

ε_п = (1 / ε_{к +} 1 / ε_нз - 1)^-1,                                  (18)

здесь ε_к и  ε_нз – степени черноты внутренней поверхности корпуса и нагретой зоны.

Внутри негерметизированного блока воздух нагревается только за счет конвективного переноса тепла, так как для теплового излучения он прозрачен. Для негерметичного корпуса блока тепловая проводимость воздушного зазора

Σ₃ = α₃ * S_нз,                                           (13а)

где α₃ – конвективный коэффициент теплообмена в зазоре; определяется по монограмме на рис. 9;

S_нз – площадь поверхности нагретой зоны.

Тепловая проводимость зазора ∆t₃зависит от температуры, поэтому ее

Рис. 9