一种3DIC流动传热测试装置及方法

1.一种3DIC流动传热测试装置，其特征在于，包括：左侧开口式加热片插槽和右侧开口式加热片插槽，开口式加热片插槽的顶部和底部具有密闭的腔壁，开口位于一侧面，其它侧壁面密闭，所述左侧开口式加热片插槽和所述右侧开口式加热片插槽在垂直方向上交替堆叠安装；MCH陶瓷加热片，所述MCH陶瓷加热片的长宽高与所述左侧开口式加热片插槽或右侧开口式加热片插槽的内腔的长宽高一致，MCH陶瓷加热片通过横插的方式安装于所述左侧开口式加热片插槽或右侧开口式加热片插槽之中；至少一组微通道模块，所述微通道模块位于上下两个开口式加热片插槽之间，所述微通道模块与开口式加热片插槽紧密贴合，分为间隔的左右两个，每个微通道模块由多个微通道构成；层间通信柱，所述层间通信柱为圆柱体，位于两个微通道模块中央，周边为空腔结构，且与所述微通道模块的高度一致，垂直方向位于上下两个开口式加热片插槽之间并紧密贴合；贴片式测温元件，安装于开口式加热片插槽的壁面上，用于实时监测温度变化；流入接口与流出接口，所述流入接口与流出接口分别位于装置的两端与循环管路连接；流量分配器，流量分配器与所述流入接口与流出接口相连，所述流量分配器的外形结构为带有薄壁特征的凸台或基体形状，由圆型截面均匀过渡至矩形截面，流量分配器内部包含若干流体分配导流片和一个位于中部的弧面异形三角导流结构，所述流体分配导流片位于弧面异形三角导流结构两侧并呈垂直方向固定，位于所述流量分配器远离所述流入接口与流出接口的一侧。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述微通道模块的微通道长度与所述左侧开口式加热片插槽和右侧开口式加热片插槽的长度一致，微通道的材料包括但不限于石墨烯增强铜复合材料、氮化铝陶瓷和铜。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：当采用流动沸腾传热时，所述微通道模块的微通道内壁经过亲水性表面处理。 4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述MCH陶瓷加热片根据3DIC的发热特点和部位进行定制，实现局部点状发热、片状发热或异形图案发热。 5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述层间通信柱为实心圆柱体结构，底面圆直径小于1毫米，高度与圆柱直径的比值不超过5，用于等效真实3DIC的微凸点与键合柱在垂直方向的传热，通过 计算等效传热热阻，通过 和 计算应力和屈曲形变，其中k表示所述层间通信柱材料的导热系数，A表示所述层间通信柱的底面积，ΔT表示层间通信柱两端的温差，H表示层间通信柱的高度，σ表示应力，F表示施加的力，F cr 表示屈曲载荷，E表示材料的弹性模量，K表示支撑条件经验参数，I表示截面惯性矩，其计算方法满足 d表示层间通信柱底圆直径。 6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述贴片式测温元件的尺寸小于所述MCH陶瓷加热片的厚度，并通过铜箔贴纸粘贴在待测区域的固体表面上。 7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流入接口与流出接口的孔径与测试循环回路的管径保持一致，所述接口由透明材质制成且具备足够的耐温性。 8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流量分配器的开口高度和长度与所述微通道模块的高度和总宽度一致，所述流量分配器由透明材质制成且具备足够的耐温性。 9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置的顶部上方安装有红外热成像仪，用于监测表面温度分布。 10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流出接口与流量分配器及测试循环管路旁安装有高速摄影机和补光灯，用于记录流体流动过程。 11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：所述测试使用的流体工质经过荧光染色处理，通过电磁流量计测量流量，并采用透明材质管路。 12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述测试装置配备的其他设备包括但不限于预热器、冷凝器、阀门、热电阻式温度传感器、恒流泵和储液罐。 13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述多个微通道模块的结构不同，所述多个微通道单层排列或多层排列构成微通道模块，单个微通道截面形状和尺寸沿长度方向不同，多个微通道之间的结构特征不同。 14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述贴片式测温元件由表面贴附一层导热铜薄膜的PT-100或热电偶丝构成。 15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述弧面异形三角导流结构通过CFD进行优化设计，弧线满足方程 16.一种3DIC流动传热测试装置的测试方法，其使用权利要求1-15任一个所述的装置进行测量，其特征在于：测试前对所述装置外表面及所述开口式加热片插槽的内侧进行清洁，并进行烘干，对装置进行气密性和水密性检验，将表面涂覆有导热硅脂的MCH陶瓷加热片插入所述开口式加热片插槽内确保紧密贴合内无空隙，在所述装置的外表面安装贴片式测温元件，调节恒流泵和阀门控制流速，调节预热器和冷凝器控制温度，利用贴片式测温元件和热成像仪测量温度，开启高速摄像机拍摄流体运动的照片和视频，待上述步骤完成且运行正常时，开启电源输出通道调节MCH陶瓷加热片功率控制加热量，完成所需热负荷和工况下3DIC的流动传热测试。 17.根据权利要求16所述的方法，其数据处理方法为：温度数据通过数据采集器传输至电脑后，采用卡尔曼滤波或小波变换数据滤波算法去除噪声，并通过MATLAB软件将电阻数据转化为温度数据，结合时域和频域分析方法，识别系统中的热传递特性和瞬态响应；利用ANSYS Fluent和OpenFOAM对三维温度场进行模拟，并结合实验数据验证区域温度梯度，通过红外热成像仪捕捉的温度分布数据结合图像处理算法优化温度场信息，并通过MATLAB图像处理工具箱生成三维温度分布图；流体流动状态通过高速摄影机和荧光染色处理结合光流法或PIV技术进行流场分析，利用卷积神经网络进行流型自动分类，并通过ARIMA或LSTM模型对流型转换规律进行时序分析。