熱管和均溫板
熱管和均溫板石墨盤


熱管和均溫板(簡稱VC)內(nei) 的細節傳(chuan) 熱過程:熱管(Heatpipe)和均溫板(Vapor Chamber,簡稱VC)在高功率或高集成度電子產(chan) 品中應用廣泛。當使用得當時,它可以被簡單地理解為(wei) 一個(ge) 導熱係數非常高的部件。熱管和VC可以有效消除擴散熱阻。
熱管最常見的應用實例就是鑲嵌在散熱器中,將芯片的熱量充分均攤在散熱器基板或翅片上。當芯片發出的熱量經由導熱界麵材料(導熱相變化貼)傳(chuan) 遞到散熱器上後,由於(yu) 熱管導熱係數極高,熱量可以以極低的熱阻沿熱管傳(chuan) 播。此時,熱管又與(yu) 散熱器翅片相連,熱量便可以更有效地通過整個(ge) 散熱器散失到空氣當中。對於(yu) 僅(jin) 基板中鑲嵌熱管的散熱器,當芯片發熱麵積相對較小時,直接傳(chuan) 遞到散熱器的基板,會(hui) 使得基板溫度分布具備較大的不均勻性。加裝熱管後,由於(yu) 熱管導熱係數很高,便可以有效緩解溫度的不均勻性,提高散熱器的散熱效率。
熱管和VC的當量導熱係數高,是因為(wei) 它們(men) 內(nei) 部的傳(chuan) 熱機理是相變換熱。從(cong) 表麵傳(chuan) 熱係數範圍可知,相變換熱是對流換熱中效率最高的。在熱管或VC中,蒸發段進行的就是沸騰換熱,而冷凝段進行的便是蒸汽凝結。
熱管和VC最重要的性能指標有三個(ge) ,分別是最大熱傳(chuan) 量Qmax,熱阻R和啟動溫度T0。其定義(yi) 分別如下:
? 最大熱傳(chuan) 量Qmax: Qmax的值等於(yu) 如下情境中的發熱量:熱管或VC的蒸發段貼合發熱量為(wei) Q的發熱源,測量得出的蒸發段和冷凝段之間的溫差在規定的範圍內(nei) (工程上通常使用5℃作為(wei) 判定標準),單位為(wei) W。
? 熱阻R:當傳(chuan) 遞大小為(wei) Q的熱量時,實際測得的蒸發段和冷凝段之間的溫差為(wei) ΔT,熱阻的值就是ΔT/Q,單位為(wei) ℃/W或者K/W.
? 啟動溫度T0:熱管內(nei) 進行的是一個(ge) 蒸發冷凝的過程。但流體(ti) 的蒸發和冷凝必須在一定的溫度、壓強條件下才會(hui) 發生。啟動溫度T0是指熱管或VC腔體(ti) 內(nei) 形成相變換熱循環時所需要的最低溫度。
熱管和VC的性能有很多影響因素,其機理分析需要理清楚腔體(ti) 內(nei) 進行的換熱過程。當熱管蒸發段受熱時,蒸發段內(nei) 側(ce) 吸液芯內(nei) 液體(ti) 蒸發,此處壓強升高,蒸氣在壓差的作用下向冷凝段轉移。當氣體(ti) 轉移到冷凝段後被冷凝成液體(ti) 。冷凝後的液體(ti) 在吸液芯內(nei) 通過毛細力的作用轉移到蒸發段,形成循環。