用于芯片冷却的重力式热管散热器实验研究

高热流密度CPU芯片的散热问题已成为令人属目的热点,本文提出一种重力式热管散热器用于计算机基板CPU的散热。在不同风速、不同热流密度条件下,对其散热性能进行了实验研究,从散热器总热阻方面与平卧式热管散热器进行对比分析。结果表明在热流密度为72 W/cm~2,风速在3.8 m/s时,CPU芯片温度可以维持正常工作范围,此时散热器总热阻仅为0.118 K/W。     

用于芯片冷却的双U型热管散热器换热特性实验研究

基于改善高功耗的CPU散热问题,本文提出一种非对称U型热管嵌入式散热器用于服务器CPU的散热,从散热器的总热阻与放置角度对不同的加热功率及气体流速下的强迫风冷的传热性能进行实验研究。结果表明:环境温度为30℃、加热功率为75 W、风速为4 m/s、放置角度β为+90°时,散热器的总热阻为0.258℃/W,具有较好的散热效果。     

照明用大功率LED回路热管散热器的研究

分析了照明用大功率LED封装的散热特性,提出了一种用于大功率LED系统散热的回路热管;研究了热负荷、倾角、加热方式等对热管的起动性、均温性、热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.19K/W~3.1K/W之间,蒸发器的均温性被控制在1.5℃以内,满足大功率LED封装的均温性要求,在热负荷为100W时,蒸发器的温度被控制在100℃以下,满足大功率LED结点温度的控制要求。     

沟槽热管模块热性能实验研究

热管在高频高速电子元件散热方面应用广泛，以其稳定、均温性好且响应快为优势。针对大功率电子器件的紧凑高效集成，以提高热流密度为目标，设计了一种新型沟槽热管模块。对该沟槽热管进行稳态和瞬态热性能响应实验研究，研究了四种不同规格的热管匹配四种不同针柱翅片散热器的功率散热模块。结果表明，沟槽热管在整个模块散热中占比66.1%,在高功率电子元件散热时采用模拟电源散热单位面积、沟槽道平板热管单边面积、针柱散热器底盘面积比为1:16:16的模块，面积比为1:16:16、1:16:9和1:9:16的模块展示了最佳散热性能，最低热阻分别可达到0.16 K/W、0.19 K/W和0.21 K/W,面积比为1:16:1.57、1:16:9、1:16:16的模块在加热功率为16 W时启动时间为400 s,可更好保护电子元件。     

自然对流下LED集成芯片整体式热管散热器性能实验研究

为解决LED集成芯片光源的散热问题,提出一种整体式热管散热器,并在不同的热源功率、充液率、倾角下进行了自然对流散热实验研究。结果表明:散热器的热管最佳充液率为30%。热功率较小时,0°~50°倾角对热管传热影响不大;倾角达到75°时,各功率下的热管传热及散热器热阻都明显恶化。散热器启动时间约为30 min,且几乎不受功率大小影响;但75°倾角下,需要更多时间达到稳定。相比于常见的平行板和太阳花翅片散热器,采用整体式热管散热器散热的芯片结温可得到更有效控制。     

高性能热管散热器的实验研究与数值模拟

针对大型计算机服务器CPU的热控制,对三种不同热管排布方式进行了热扩散特性实验研究和计算。其中包括:CPU热扩散板冷却温度的比较、散热器总热阻的计算分析以及热扩散板与散热器底板的最优面积比等。实验研究表明:采用非对称U型和"工"型热管散热器,在最大热流密度为74.3W/cm~2时可以保证芯片正常工作;热管合理的排布以及设计热扩散板与热管散热器底板的最佳面积比可以有效改善散热器底板材质的导热性能。研究结果对于大型计算机服务器芯片的热控制提供科学的理论依据。     

新型沟槽道微热管散热性能实验研究

微热管以其效率高、响应快且无能耗,在高功率集成微电子散热方面应用广泛。针对电子器件的小型化、高能耗发展趋势,本文提出一种新型沟槽道微热管结构,对该沟槽道微热管进行稳态和瞬态热性能实验研究,研究了风速、角度、加热功率等因素对该新型热管的热性能影响规律。结果表明,该微热管在整个散热器传热上起主导作用,性能比达到0.88,冷凝端温差为0.8℃,具有良好的均温性,该微热管加热功率为140 W,空气流速1.5 m/s时,换热系数可达2 359 W/(m^2·℃),热阻为0.27℃/W;高功率状态下可保持良好的热扩散性能,有效避免微热管的热应力集中,有望高效解决集成电子器件的散热问题。     

特殊型槽道热管启动和运行特性研究

通过对特殊型"Ω"形槽道热管(长2200mm,经过3次弯曲)进行测试,探究其启动和传热特性。研究表明,当热管常温启动后,冷端不做控温,热端输入一定热量,冷热两端温差保持在2K以内,热管传热性能优异;此热管若要正常工作,其最低工作温度为-15℃左右,热端最大输入功率为10W左右,此时的传热热阻为0.156K·W~(-1)。随着热沉温度的降低,热阻越来越大;随着倾斜角度的变大,热阻越来越小。此热管具有一定的传热性能。     

不同工质时脉动热管换热特性实验研究

本文通过实验研究了工质类型和工质充液率对竖直式脉动热管换热特性的影响。采用了去离子水、甲醇和乙醇三种液体作为工质,加热功率为5~80 W。结果表明,脉动热管的换热特性与工质充液率密切相关。当去离子水充液率为50%时,脉动热管内能够形成稳定的气柱和液塞流动,具有最佳的换热表现,获得的最低热阻为80 W加热功率下的0.47K/W。在较小的加热功率下,乙醇和去离子水具有比甲醇更小的热阻,随加热功率增加,采用甲醇时加热段温度上升波动剧烈,而采用去离子水和乙醇时温度上升平缓,具有更好换热效果。甲醇和乙醇做工质时获得的最小热阻分别为80 W加热功率下的0.56 K/W和0.48 K/W。     

高效平板式两相回路热管的实验研究

本文讨论了平板式回路热管在三种不同情况下启动的温度分布,发现回路热管在平放且内部的汽液分布与正常运行时相同的情况最容易启动.讨论了不同功率下回路热管正常运行后的震荡性,发现回路热管随加热功率的增大出现了三次温度相对稳定与振荡的交替.在最大功率下的震荡可能是由于蒸发器底部到补偿室的热泄漏增大而导致.讨论了回路热管在相对稳定运行时的传热特性,发现当倾斜角为90°时,180 W的加热功率对应的蒸发器底部为79℃,此时回路的热阻为0.26K/W.     

热泄漏对平板型环路热管传热特性的影响

环路热管由于其出色的传热性能,正在成为高热流密度电子芯片散热的前沿技术。本文制作了一种以铜为外壳、水为工质的大功率平板式环路热管,并研究了热泄漏对环路热管传热特性的影响。通过降低毛细结构的等效热导可以有效降低热泄漏,使环路热管有更好的传热性能。结果显示,本文所制环路热管在传达距离为80 cm的时候,最大功率可达150 W以上,此时热阻约为0.08℃/W。最低启动功率为2 W,不存在启动困难的问题。     

热板瞬态热性能分析

设计一种用相变散热来扩散热量的热管基板模块,通过热板瞬态性能实验发现热板蒸发端芯体和冷凝端芯体温度降分别占热管总温度降的86%和13%,关闭比启动时温度分布更均匀。热板达到稳态的时间主要取决于传热系数,传热系数越大,达到稳态的时间越短。蒸发端芯体是主要热阻,热板启动和关闭时蒸发端温度始终大于冷凝端温度。同时对各类散热装置进行了热阻分析,确定了热板散热器的传热优化方向。     

内嵌热管型散热器设计研究

针对工程应用的需要,设计了一种内嵌热管式的散热器,采用三根烧结芯热管作为散热器芯体,通过锡焊降低热管和壳体的热阻,提高了散热器的传热性能。通过实验测试验证了散热器在不同风速下的性能和均温性,同时进行了倾斜以及高温环境适应性测试、验证。该散热器具有传热快、均温性好、环境适应性强等优点。     

去除铝基板的大功率LED热分析

提出一种大功率LED免铝基板封装方式,采用ANSYS有限元热分析软件对传统的铝基板封装和免铝基板封装的LED进行模拟对比分析。模拟结果表明:两种封装结构的LED,其最高温度均出现在LED芯片处;对于单颗功率1 W、3颗功率1 W和单颗功率3 W的器件,由于有效地简化了散热通道、大幅度降低了总热阻,采用免铝基板结构的最高温度分别降低了6.436,9.468,19.309 ℃。传统的铝基板封装即使选用热导率高达200 W/(m·K)的基板,其散热效果依旧略逊于免铝基板封装结构,且随着LED功率的增大,免铝基板的新型封装结构散热优势更加明显。本文的研究为解决大功率LED的散热问题和光色稳定性问题提供了一种新途径。     

大功率LED热管散热的分析

提出了利用热管技术对大功率LED(Light Emitting Diode)进行散热的构想,设计了LED热管散热器的原理结构,并对其传热机理、传热路线和各传热阶段的热阻进行了定性分析和定量分析,建立了传热模型,导出了总传热系数的计算式,并给出了该热管散热器的设计计算实例。     

平板脉动热管的流动和传热特性研究

平板脉动热管是一种新型、高效的传热元件,在电子元器件的冷却领域具有广阔的应用前景.本文对正方形截面的平板角管脉动热管建立了稳态运行的物理和数学模型.铜一丙酮热管的计算结果表明,加热功率、冷却段长度、充液率等因素对管内液塞运动速度和热管的热性能的影响较大;热管的当量水力直径越小,其热阻越大,计算所得的热管热阻在0.01～0.1 K/W之间.     

基于开缝基板的大功率LED散热性能研究

为了实现大功率多芯片LED的芯片直装散热(COH)封装的高效散热,提出了一种开缝基板的新型散热结构,并运用Icepak仿真软件模拟分析了在自然对流下不同缝间距对结温、热阻、流场分布和换热特性的影响。结果表明,开缝基板能有效改善流场分布,提高表面换热系数,增加散热性能。在传导和对流的双重作用下,存在最佳缝间距使结温和热阻最低,输入功率为1 W时,结温和热阻分别降低3.2K和1.01K/W。随芯片输入功率的增加,开缝基板的散热效果愈发明显。同时,开缝基板的提出也节省了器件封装成本。     

用于高热流密度器件冷却的热管散热器实验研究

针对大型计算机服务器CPU的耗能量,探讨了一种新的热管排布方式的散热器,并对其散热性能进行了实验研究.研究结果表明,采用此种热管散热器,最高热流密度为74.3W/cm2,其冷却风速控制在4m/s即可满足芯片冷却要求.同时根据模拟计算得到的散热器底板温度分布,可有助于对热管排布方式的优化设计.     

角管脉动热管的结构和尺度效应研究

根据角管毛细管中液体的分布以及汽液同向流动的特点,计算分析了正三角形和等腰直角三角形两种截面脉动热管中几种因素对热管传热性能的影响.计算结果表明,在充液率为 30% 时,两种角管脉动热管的热阻均在 0.1℃/W 以下;在相同加热功率和充液率时,等腰直角三角形截面脉动热管的传热性能优于正三角形截面的;截面形状相同时,水力直径较大的热管热阻值低于水力直径较小的热管;热管热阻值随接触角增大而减小.     

多热源热管散热模组的实验研究

本文对目前用于笔记本电脑的多热源热管散热模组进行了实验研究,探索双热源散热模组中两个发热芯片的功率变化、排列位置变化对热管传热性能和散热模组各部分热阻变化的影响规律,对热管散热模组的设计具有一定的指导意义。