[发明专利]一种基于贪婪算法的电子元件传热优化排布方法

说明书

本发明公开了一种基于贪婪算法的电子元件传热优化排布方法，包括元件放置阶段及元件调整阶段，本发明将基板划分为多个大小相等的正方形网格，以基板区域为计算域，数值求解基板区域的温度分布，分析已有电子元件布局，根据温度分布，将待放电子元件放入可放元件区域中温度最低的网格，并记录放入的顺序，然后进入元件调整阶段，具体是将电子元件按照放入顺序取出，每取出一个电子元件，均重新计算基板的温度分布，确定可放元件的区域，将取出的电子元件放入温度最低的网格，得到最优布局。本发明具有优化过程简单、优化速度快、性能指标好、扩展性高、实用性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种电子元件优化排布方法，特别涉及一种基于贪婪算法的电子元件传热优化排布方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，电子器件的体积越来越小，热流密度越来越大，散热问题已经成为电子器件微型化的瓶颈问题之一。电子器件由许多大大小小的电子元件组成，这些电子元件在工作过程中持续产生热量。若这些热量不能被及时带走，将使器件整体温度升高，超过温度阈值将对器件造成破坏，影响仪器设备的正常工作，严重时还会造成安全事故。另一方面，一些元件、仪器、设备，如电子芯片、LED灯等，对温度均匀性有较高的要求，温度不均匀将产生局部高温，破坏器件的一致性，最终导致整体性能的下降。因此，需要采用合适的强化换热技术，高效地带走电子器件在工作过程中产生的热量，使其在合适的温度范围内工作，从而保证电子设备安全正常地运行。目前，对于微型电子器件的散热，主要是在基板上填充高热导率材料(如石墨、碳纤维等)构造高效导热通道将元件产生的热量高效地导出。采用构型理论、仿生方法、组合优化算法(遗传算法、模拟退火算法)等优化方法对高热导率材料在基板中的分布进行优化，可以达到优化热量传递过程，降低基板和电子元件温度的效果。然而，优化得到的高热导率材料分布往往比较复杂，在实际工程应用中，严格按照优化结果加工高热导率材料的分布十分困难，因此通过填充高热导率材料难以达到预期的传热效果。此外，高热导率材料的填充和加工也大大提高了电子器件的成本，在一定程度上影响了器件在实际应用中的经济效益。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于贪婪算法的电子元件传热优化排布方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于贪婪算法的电子元件传热优化排布方法，包括如下

S1进行元件放置，具体如下：

S1-1将放置电子元件的基板划分为多个大小相等的正方形网格，每个网格为电子元件允许放置的位置；

S1-2将基板上的电子元件等效为热源，以基板区域为计算域，数值求解温度控制方程，得到基板区域的温度分布；

S1-3分析已有电子元件布局，结合待放电子元件的大小，确定可放元件区域及不可放元件区域；

S1-4根据S1-2计算的温度分布，将一个待放电子元件放入可放元件区域中温度最低的网格中，同时标记该电子元件放入基板的顺序；

S1-5重复S1-2～S1-4，直到待放电子元件的数量达到指定数量，然后转到S1-6，否则返回步骤S1-2

S1-6针对S1-5结束时得到的元件布局，计算基板区域的温度分布，评估该布局的目标函数值，将得到的元件布局及目标函数值记录为最佳布局信息，放置阶段结束；

S2进行元件调整阶段，具体如下：

S2-1按照S1-4中电子元件放入基板的顺序依次取出电子元件，每取出一个电子元件，均重新计算基板的温度分布；

S2-2分析基板上已有电子元件布局，结合待放元件的大小，确定可放元件的区域；

S2-3将取出的电子元件放在可放元件区域中温度最低的网格；