1-1 研究背景
1965 年 Gordon Moore 在 Electronics Magazine 發表一篇文章，文章內指出「積 體電路（IC Integrated Circuit）上可容納的電晶體數目，約每隔 18 個月便會增加 一倍，性能也將提升一倍。」這是大家熟知的「摩爾定律」。以目前半導體製程進 步的速度來看，發展趨勢還是遵循著摩爾定律以驚人的速度往微小的尺度推進，能 造成半導體製程能否更為精進的一大因素就是「熱」。
以目前電子元件發展的趨勢來看，未來的電子元件只會在更小的面積中產生更 高的功率，發出更大的發熱量，因此，散熱底板所承受的熱負載就愈大，直接影響 的就是電子元件的可靠度。溫度是所有電子元件能否正常運作的關鍵因素，而電子 零件的故障、損壞有 55 ％是溫度所造成如圖 1，電子元件的溫度每提升 2 ℃其可 靠度就降低 10 ％。所以，為了保持電子元件的可靠度以及穩定性，溫度的控制以 及散熱機制的設計對於目前電子產業的發展已成為不可缺少的角色。
圖 1-1 電子元件損壞因素圖
積體電路在莫耳定律下以每一年半縮小一倍的速度在發展，電子元件逐漸地變 小，電路的設計也越來越密集，為了讓電子產品達到穩定的可靠性且較長時間的壽
命，必須考慮散熱來讓電子元件維持較佳的狀態，所以面臨到嚴峻的散熱問題。傳 統的散熱方式，主要是以氣冷的形式為主，藉由增加散熱鰭片的散熱面積以及增加 風扇來達成強制對流效應，都是常見的增加散熱效率的方法。但隨者電子元件逐漸 變小，單位面積的發熱量愈來愈大，散熱空間不斷壓縮的情況下，傳統的氣冷式散 熱，逐漸的不敷使用，所以散熱的方法將走入水冷式散熱。近幾年來，微機電系統 (MEMS , Micro-electromechanical Systems)的應用逐漸成熟，微機電系統是利用矽、
石英等高分子材料製造微米尺度等級的技術。利用 MEMS 蝕刻的技術，製成微通 道已經發展成熟完備，應用水冷散熱模組在散熱機構，是現在逐漸被開發的散熱技 術。
本文研究目標是設計單相的微通道散熱系統，近幾年研究單相微通道系統文獻 相當的多，而本研究將偏重於分離式的熱源，對於微通道散熱特性的影響。再電子 產品中，發熱源往往是屬於集中式發熱，單位面積的發熱量是相當大的，而要讓電 子元件維持在較佳的狀態，重要的關鍵是在高熱通量的發熱源，在運轉的過程中，
有良好的散熱系統，使其冷卻，避免溫度達到接合點溫度，降低發熱源的性能。故 微通道的設計，需考量到分離式熱源的影響，本研究將研究熱源為分離式熱源，微 通道系統的散熱與流動特性。
1-2 文獻回顧
五種不同的微通道入口排列，使用 PIV[particle image velocimetry]技術，量測工作 流體在微通道內，流動的情況。Wei et al. [6] 使用 PIV 技術，量測單通道的速度分降，再不均勻性加熱時，溫度分布具有強烈的不均勻性，不均勻的溫度分布，可能 會再發熱源的電子元件產生溫度過高，是不理想的微通道設計。
圖 1-2 微通道工作流體流向圖 [2]
圖 1-3 矩形和漸擴歧管與矩形和漸擴流道組合圖 [7.8]
1-3 研究動機與目的
近年來，電子元件在高發熱量、集中式發熱、往輕薄短小概念發展，利用氣冷 來解決散熱問題已遇到瓶頸。許多學者開始投入研究水冷散熱系統，微通道系統為 其中一種水冷散熱系統，而當熱流系統微細化後，熱流現象會迥異於傳統的熱流理 論，許多尺寸的效應會逐漸浮現，本研究將研究微通道系統的散熱、流動特性。在 研究微通道系統的文獻中，大部分的研究文獻，所採用的熱源，為均勻性熱源，這 與實際的操作環境，有所不同，若考量到熱源不均勻，微通流道系統的散熱、流動 特性是會受到影響，本研究將分別研究熱源均勻性與不均勻性下，微通道系統的散 熱、流動特性。
在本研究中，設計的微通道散熱面積、散熱瓦數、工作流體與操作環境…等參數，
如表 1-1 所示:
表 1-1 研究參數表 加熱面積 96mm×38.5mm 散熱瓦數 700W 工作流體 水 入口水溫 55oC 環境溫度 65oC 環境壓力 1atm