均温板毛细芯制作及传热性能的实验研究

发布时间：2020-04-26 18:28

【摘要】：近年来,随着许多电子元器件向高性能、微小化的趋势发展。高性能电子元器件单位面积的发热功大幅跃升,势必造成其热应力增加和表面温度的升高~([1]),大大降低了其性能。本文主要采用实验方法,研究了烧结铜粉吸液芯参数对均温板传热性能的影响。均温板吸液芯采用不同粒径的铜粉颗粒制作而成。均温板腔体内均匀的布置有铜粉柱,这种结构设计既解决了均温板的变形问题,也极大地缩短了回液路径,提高了均温板的传热性能。首先,实验选取了四种不同粒径结构的毛细芯:30μm,50μm,90μm和混合粒径(30μm90μm)。通过对比实验,研究粒径对均温板性能的影响。在加热功率和充注率均相同的情况下,粒径为90μm的均温板热阻最小为0.09℃/W,传热性能最好。这表明:采用粒径较大的毛细芯有利于提高均温板的性能。与纯铜板相比较,均温板的均温效果较佳。其次,实验研究了充注率对均温板传热性能的影响。对4个均温板进行充注,分别为70%,90%,120%和160%四种不同充注率。实验表明:对于粒径为90μm的均温板,最佳充注率为90%左右,均温板的热阻为0.14℃/W。较大或较小的充注率都会对均温板的热阻造成不利影响。对于两种加热面积的热源(15mm·15mm和30mm·30mm),实验测试发现:加热面积对均温板热阻有着很大影响。在相同的充注率下,小面积热源对应的热阻值远远高于大面积热源对应的热阻值。这个因为大面积热源,在相同加热功率下可以更快将热量传导蒸发面上。对于小面积热源,均温板的换热性能优势得以凸显,较纯铜板更为良好。对不同热源的的均温板启动性能进行了研究,实验表明:均温板的启动时间更为迅速,经200s左右达到稳定值,而纯铜板的启动时间为600s。粒径较小的均温板启动性能较佳。最后,本文对均温板进行了可视化研究。研究表明:充注率对均温板的沸腾模式有较大的影响。在充注率低于100%的情况下,烧结铜粉式均温板蒸发面上发生沸腾模式为薄液膜蒸发,而不是通常所认为的池沸腾现象。通过本文的研究发现:采用多孔柱支撑结构,可有效缩短回液路径,均温板的性能得以较大提升,粒径较大的均温板综合性能更为良好。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83

【参考文献】