Analysis of a platform for thermal

Analysis of a platform for thermal management studies of
microelectronics cooling methods
Julaunica Tigner a
, Mahmoud Moeini Sedeh c
, Trena Sharpe b,1
, Alexandria Bufford a,1
,
Tamara Floyd-Smith a,b,*
a Materials Science and Engineering Department, Tuskegee University, Tuskegee, AL, USA
b Chemical Engineering Department, Tuskegee University, Tuskegee, AL, USA
c Mechanical Engineering Department, Auburn University, Auburn, AL, USA
highlights

A platform for evaluating microelectronics cooling methods was demonstrated.

Phase change materials (PCM) performed better than cooling under ambient conditions.

Nanostructure Enhanced Phase Change Materials (NEPCM) outperformed PCM.

A lumped parameter model was applicable for the platform.

Additional insulation and size reduction may improve the platform.
article info
Article history:
Received 11 January 2013
Accepted 21 June 2013
Available online 2 July 2013
Keywords:
Thermal management
Phase change materials
Microelectronics cooling
abstract
This study describes the demonstration and analysis of a platform for thermal management studies of
microelectronics cooling methods. The platform consists of an aluminum base with a heater cartridge
inserted to simulate the microelectronics heat source. Over the last decade, several promising methods
for next generation cooling of microelectronics have been proposed and studied using various testing
platforms. However, it is difficult to compare results obtained for different platforms. The platform
presented in this study is applicable for testing several different cooling methods thereby eliminating the
difficulty in comparing results across methods. In this study, the platform is first demonstrated for
testing of phase change materials as a cooling method for microelectronics. Then, results obtained from
the demonstration guide further analysis of the platform using experimental, analytical and computational
approaches. The results of the analysis indicate the applicability of a lumped parameter model for
platforms of the type presented in this study. Furthermore, the results quantify the applicability of the
zero flux boundary condition often assumed for thermal management studies and also show that, as the
area of the insulated portion of the platform increases, the thermal response time increases due to the
decrease in the surface area for heat transfer. Finally, overall, the study confirms the utility of the platform
for thermal management studies and provides insight into its performance.

2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การวิเคราะห์แพลตฟอร์มสำหรับการศึกษาการจัดการความร้อนของวิธีการระบายความร้อนไมโครอิเล็กทรอนิกส์Julaunica Tigner มาห์มุด Moeini Sedeh ค, Trena ชาร์ปข 1, ซานเดรีย Bufford ที่ 1, Tamara ฟลอยด์สมิ ธ b, * วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุกรมทัสค์ มหาวิทยาลัยทัสค์, AL, สหรัฐอเมริกาขเคมีภาควิชาวิศวกรรมทัสค์มหาวิทยาลัยทัสค์, AL, สหรัฐอเมริกาคภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล, มหาวิทยาลัย Auburn ออเบิร์น, AL, สหรัฐอเมริกาไฮไลท์? แพลตฟอร์มสำหรับการประเมินวิธีการระบายความร้อนไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้แสดงให้เห็น. ให้? วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM) ดำเนินการระบายความร้อนที่ดีกว่าภายใต้สภาวะแวดล้อม.? โครงสร้างระดับนาโนเฟสเปลี่ยนวัสดุที่เพิ่มขึ้น (NEPCM) เฮง PCM.? รูปแบบเป็นพารามิเตอร์ล้างโลกบังคับสำหรับแพลตฟอร์ม.? ฉนวนกันความร้อนที่เพิ่มขึ้นและลดขนาดอาจปรับปรุงแพลตฟอร์ม. ข้อมูลบทความประวัติศาสตร์บทความที่ได้รับ11 มกราคม 2013 ได้รับการยอมรับ 21 มิถุนายน 2013 พร้อมให้บริการออนไลน์ 2 กรกฎาคม 2013 คำสำคัญ: การจัดการความร้อนวัสดุการเปลี่ยนแปลงเฟสไมโครอิเล็กทรอนิกส์การระบายความร้อนที่เป็นนามธรรมการศึกษาครั้งนี้จะอธิบายถึงการสาธิตและการวิเคราะห์แพลตฟอร์มสำหรับการระบายความร้อนการศึกษาการบริหารจัดการของไมโครอิเล็กทรอนิกส์วิธีการระบายความร้อน แพลตฟอร์มประกอบด้วยฐานอลูมิเนียมที่มีเครื่องทำความร้อนตลับใส่เพื่อจำลองแหล่งความร้อนไมโครอิเล็กทรอนิกส์ กว่าทศวรรษที่ผ่านวิธีการที่มีแนวโน้มหลายสำหรับระบายความร้อนรุ่นต่อไปของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการเสนอและการศึกษาโดยใช้การทดสอบต่างๆแพลตฟอร์ม แต่ก็เป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบผลที่ได้รับสำหรับแพลตฟอร์มที่แตกต่าง แพลตฟอร์มที่นำเสนอในการศึกษาครั้งนี้มีผลบังคับใช้สำหรับการทดสอบหลายวิธีการระบายความร้อนที่แตกต่างกันจึงช่วยขจัดความยากลำบากในการเปรียบเทียบผลทั่วทั้งวิธีการ ในการศึกษานี้แพลตฟอร์มจะแสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกสำหรับการทดสอบของวัสดุเปลี่ยนเฟสเป็นวิธีการระบายความร้อนสำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์ แล้วผลที่ได้รับจากการสาธิตการวิเคราะห์ต่อไปเป็นแนวทางในการของแพลตฟอร์มการทดลองโดยใช้การวิเคราะห์และการคำนวณวิธี ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นการบังคับใช้ของรูปแบบพารามิเตอร์ล้างโลกสำหรับแพลตฟอร์มประเภทที่นำเสนอในการศึกษาครั้งนี้ นอกจากนี้ผลการวัดปริมาณการบังคับใช้ของเงื่อนไขขอบเขตฟลักซ์เป็นศูนย์มักจะคิดสำหรับการศึกษาการจัดการความร้อนและยังแสดงให้เห็นว่าเป็นพื้นที่ส่วนฉนวนของแพลตฟอร์มที่เพิ่มขึ้น, เวลาในการตอบสนองต่อความร้อนที่เกิดจากการลดลงของพื้นที่ผิวสำหรับการถ่ายเทความร้อน ในที่สุดโดยรวมการศึกษายืนยันยูทิลิตี้ของแพลตฟอร์มสำหรับการศึกษาการจัดการความร้อนและให้ข้อมูลเชิงลึกในการปฏิบัติงาน.? 2013 เอลส์ จำกัด สงวนลิขสิทธิ์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การวิเคราะห์ของแพลตฟอร์มการจัดการศึกษาของความร้อนและความเย็น

julaunica เป็นวิธีการ tigner
, มาห์มูด moeini sedeh C
, ทรี ชาร์ป B 1
, ซานเดรีย bufford , 1
,
Tamara ฟลอยด์สมิธ , B *
วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุภาควิชาที่มหาวิทยาลัยทัสค์ อัลทัสค์ , สหรัฐอเมริกา
b ภาควิชาวิศวกรรมเคมีมหาวิทยาลัยทัสค์ อัลทัสค์ , ,
, สหรัฐอเมริกาซี ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล มหาวิทยาลัยออเบิร์น , เบิร์น , อัล , USA


ไฮไลท์เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการประเมินและวิธีการทำความเย็น ) .

วัสดุเปลี่ยนเฟส ( PCM ) การปฏิบัติดีกว่าเย็นภายใต้สภาวะแวดล้อม .

ปรับปรุงโครงสร้างนาโนวัสดุเปลี่ยนเฟส ( nepcm ) จีง PCM .

เป็น lumped ใช้พารามิเตอร์โมเดล
สำหรับแพลตฟอร์ม
เพิ่มเติมฉนวนและลดขนาดอาจปรับปรุงแพลตฟอร์มข้อมูล
.
บทความบทความประวัติศาสตร์ :
ได้รับ 11 มกราคม 2556 วันที่ 21 มิถุนายน 2556

ยอมรับออนไลน์ 2 กรกฎาคม 2013
คำสำคัญ :

ร้อนการจัดการวัสดุเปลี่ยนเฟส


เย็นและบทคัดย่อการศึกษานี้อธิบายสาธิตและการวิเคราะห์ของแพลตฟอร์มเพื่อสภาวะการจัดการศึกษา ความเย็นของ
และวิธีการแพลตฟอร์มที่ประกอบด้วยฐานอลูมิเนียมที่มีเครื่องทำความร้อนตลับ
แทรกในการจำลองและความร้อนแหล่งที่มา กว่าทศวรรษที่ผ่านมาหลายวิธีการที่มีแนวโน้ม
รุ่นต่อไปของเทคโนโลยีความเย็นที่ได้รับการเสนอและศึกษาการใช้แพลตฟอร์มการทดสอบ
ต่าง ๆ อย่างไรก็ตาม มันเป็นเรื่องยากที่จะเปรียบเทียบผลสำหรับแพลตฟอร์มที่แตกต่างกัน แพลตฟอร์ม
นำเสนอในการศึกษานี้สามารถใช้ได้สำหรับการทดสอบที่แตกต่างกันหลายวิธีการจึงช่วยขจัดความยากในการเปรียบเทียบผล
ทั่ววิธีการ ในการศึกษานี้ เป็นแพลตฟอร์มแรกผู้นำ
การทดสอบวัสดุเปลี่ยนเฟสเป็นวิธีการระบายความร้อนสำหรับไมโครอิเล็กทรอนิกส์ . แล้วผลลัพธ์ที่ได้จากการสาธิตแนะนำเพิ่มเติม
การวิเคราะห์ของแพลตฟอร์มที่ใช้ทดลองวิเคราะห์และคำนวณ
วิธี ผลการศึกษาระบุว่า การใช้ค่าพารามิเตอร์ของก้อนรูปแบบ
แพลตฟอร์มของประเภทที่นำเสนอในงานวิจัยนี้ด้วย นอกจากนี้ผลลัพธ์ที่มีการประยุกต์ใช้
ศูนย์ฟลักซ์เงื่อนไขขอบเขตมักจะถือว่าการศึกษาการจัดการความร้อน และยัง แสดงว่าเป็น
พื้นที่ฉนวนส่วนของแพลตฟอร์มที่เพิ่มเวลาตอบสนองความร้อนที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการลดลงในพื้นที่ผิว
สำหรับถ่ายเทความร้อน ในที่สุด โดยจากการศึกษาพบประโยชน์ของแพลตฟอร์ม
เพื่อการจัดการศึกษา การระบายความร้อนและมีความเข้าใจในการปฏิบัติงานของ
2013 นอกจากนี้
จำกัดสงวนลิขสิทธิ์