超薄热管自动功率测试机文献综述
2020-04-15 09:45:09
随着信息时代的高速发展,人们对手机,平板电脑等智能设备的需求不断扩大,电子产品向着轻薄化,高性能化方向发展,其散热问题日渐突出。热管作为一种高效的相变传热原件,以其高导热率、高冷却能力、高稳定性和长寿命等优点在电子元件的散热领域得到广泛应用,并逐步成为高端CPU,显卡以及笔记本电脑等的主流散热方式。但随着电子产品不断朝着高性能化与轻薄化发展,传统圆柱形热管和普通压变型热管已难以应用于空间紧凑的轻薄型电子设备上。为了解决电子设备狭小空间内高热流密度的问题,厚度更薄,体积更小,质量更轻的超薄热管成为了散热领域的研究热点。目前,超薄热管不仅已经在智能手机,便携式电脑等电子产品中得到应用,还在航天航空领域中也发挥着重要的作用。超薄热管的需求量巨大,如何提高超薄热管的生产效率是热管企业所关心的问题。在热管的实际生产中,热管性能测试缺少统一的国际标准,不同企业采用的热管性能测试方法和搭建的实验装置各异,且自动化程度不高。
热管的稳定工作依赖于吸液芯结构提供的毛细管压力以及液体在吸液芯内的渗透回流快慢,因此吸液芯的毛细管压力和渗透率是影响热管性能的主要因素。热管的吸液芯根据结构不同主要分为烧结式,沟槽式和复合式。目前,关于超薄热管复合吸液芯结构的研究主要集中在槽道形状粉末烧结槽吸液芯结构和烧结粉末或丝网覆盖沟槽吸液芯结构。
1. 国外研究及发展现状
日本的Furukawa 公司研制了一种厚度为1mm的压扁成形铜丝网烧结吸液芯超薄热管,不同工作温度和不同工作角度条件下对其传热性
能进行了测试。结果表明,该超薄热管在较高的工作温度下运行时热阻较低,当超薄热管处于水平放置时,能得到最佳的传热性能。
LEWIS等采用光刻技术在高分子聚合物薄膜表面加工出不同尺寸及间距的微型凸台,形成相互交错、相通的微槽道吸液芯结构,研制出厚度只有0.3mm的可变形超薄热管。通过实验测试发现,当蒸发器尺寸为2cmxlcm,冷凝器尺寸为2cmx2.5cm,热载荷为9.54W时,超薄热管的热阻值低至11.92℃/w,有效导热系数为541W/(m·K)。
POPOVA等制造出一种吸液芯为矩形槽道形状铜粉烧结结构的超薄热管。采用红外测温的方法在不同工作温度和不同工质灌注量条件下对其传热性能进行了测试,并与相同尺寸的无热管冷却的铜基板进行了对比。结果表明,工质灌注量对超薄热管传热性能有很大的影响,合适工质灌注量的超薄热管具有较低的热阻:而相比于无热管冷却的铜基板,超薄热管具有较低的局部温度和较高的热导率,能够有效地对电子元器件进行散热。
2. 国内研究及发展现状
华南理工大学李勇等研制出单弓形铜粉复合沟槽吸液、双弓形铜粉复合沟槽吸液芯和丝网复合沟槽吸液芯三种复合吸液芯结构的超薄微热管,并对不同充液率下的三种复合吸液芯结构超薄微热管传热性能进行了测试。实验结果表明,单弓和双弓形铜粉复合沟槽吸液芯结构超薄微热管的最佳充液率均为70%,而丝网复合沟槽吸液芯结构超薄微热管为80%;三种结构的超薄热管极限传热功率分别为12W、13W和l4W,其蒸发热阻呈现先减小后增大的趋势,而冷凝热阻基本保持在0.2K/W以下;双弓形铜粉复合沟槽吸液 可获得最佳的毛细性能
陈春燕等人研究了不同吸液芯结构的微热管抗重力状态,得到了不同类型微热管在不同传递功率情况下的抗重力极限,并采用“离心力”原理设计制造了热管的抗重力性能测试系统。