[发明专利]一种改进嵌入式微流体结构设计的方法和系统

说明书

本发明实施例提供了一种改进嵌入式微流体结构设计的方法和系统，所述方法包括：计算所述嵌入式微流体中各流道的流阻；基于流阻与电阻类似的特性，构建与所述仿真模型相似的等效电阻网络；将所述各流道的流阻和该嵌入式微流体的边界条件参数输入所述等效电阻网络，利用MATLAB对所述等效电阻网络进行仿真，优化电阻的阻值，获得所述电阻优化完成后的优化电阻；根据所述优化电阻，获得所述流道流阻的优化流阻，再根据所述优化流阻，调节所述微流体的流道设计，以减小同一时间段内通过各个散热流道的流量方差。本发明实施例提供的方法和系统，将微流体等效为电阻网络进行仿真，可以实现各类微流体的结构设计的自动改进，增强微流体的散热均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种改进嵌入式微流体结构设计的方法和一种改进嵌入式微流体结构设计的系统。

背景技术

微流体是使用微小通道来处理少量流体的技术，在半导体领域中，可以利用微流体技术将主动散热微缩进更小的尺寸，以更高的散热效率，占用更小的空间来完成主动式散热，以解决芯片的散热问题。因此，针对微流体技术，如何在相同的空间内实现更好的散热均匀性和散热效率，进而实现更好的冷却效果，需要对微流体的结构进行调整，改进设计来达到提高散热性能的目的。

然而，目前嵌入式微流体的结构各异，想要精确地找到最优或相对最优的设计，只能针对特定结构的微流体建模并进行大量的仿真试验，也就是不停地调整各处的结构设计，再进行热仿真，得到每一种结构的散热性能，最后比较择优。显然，这样繁杂的建模和漫长的热仿真过程，会耗费大量的人力和时间成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种改进嵌入式微流体结构设计的方法和一种改进嵌入式微流体结构设计的系统。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种改进嵌入式微流体结构设计的方法，应用于具有嵌入式微流体的转接板，所述方法包括：

构建微流体的仿真模型，并计算所述嵌入式微流体中各流道的流阻；

基于流阻与电阻类似的特性，构建与所述仿真模型相似的等效电阻网络；

将所述各流道的流阻和该嵌入式微流体的边界条件参数输入所述等效电阻网络，利用MATLAB对所述等效电阻网络进行仿真，优化电阻的阻值，获得所述电阻优化完成后的优化电阻；

根据所述优化电阻，获得所述流道流阻的优化流阻，再根据所述优化流阻，调节所述微流体的流道设计，以减小同一时间段内通过各个散热流道的流量方差。

可选地，构建微流体的仿真模型，并计算所述嵌入式微流体中各流道的流阻，包括：

利用多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics，运用其中流体与传热两个物理场进行仿真建模计算，计算所述嵌入式微流体中各流道的流阻，具体步骤包括：创建几何模型、材料选择、物理场选择、网格剖分、计算与结果后处理。

可选地，构建微流体的仿真模型，并计算所述微流体中各流道的流阻，包括：

通过如下公式计算各流道的流阻R：

其中，μ为动力粘度，L为流道长度，D_H为水力直径，A为流道横截面积，λ为流道截面形状修正系数。

可选地，基于流阻与电阻类似的特性，构建与所述仿真模型相似的等效电阻网络，包括：

基于定义流阻的泊肃叶定律的表达形式与电学中的欧姆定律的表达形式类似的特性，将流阻等效为电阻进行计算；

所述微流体中各段流体通道的流阻可被量化或近似量化为固定的阻值，所述微流体包括：直流道结构、歧管式结构。