Übersicht Heatpipes und Ausgleichsplatten
Die Herstellung von Wärmerohren und Temperaturausgleichsplatten erfolgt durch Einbringen von Nuten oder Sintern von Pulver in ein Kupferrohr oder einen flachen Hohlraum. Rillen und gesintertes Pulver bilden eine Kapillarstruktur.
Dann eine kleine Menge Arbeitsflüssigkeit in das Gerät geben und dann vakuumieren. Die Kernstruktur (gesintertes Pulver, Netz, Nut) und Flüssigkeit (Wasser, Ammoniak, Stickstoff) können geändert werden, um die Wärmeübertragungseigenschaften der Ausrüstung zu ändern.Ein komplettes zweiphasiges Kühlmodul umfasst ein oder mehrere Wärmerohre und/oder Dampfkammern, einen Kühlkörpersatz zur Ableitung von Wärme an die Umgebungsluft und ein mechanisches Verfahren zum Verbinden des Kühlers mit der Wärmequelle.
Wenn Wärme auf ein zweiphasiges Gerät (Verdampfer) einwirkt, wie in der Abbildung gezeigt, verdampft die Flüssigkeit in der Nähe der Wärmequelle, wodurch der Dampfdruck erhöht wird. Dieser lokale Druckanstieg bewirkt, dass Dampf in den Niederdruckbereich des Geräts (zum Kondensator) strömt.
Der Dampf kondensiert an allen kälteren Oberflächen, um ein isothermes Gerät zu bilden. Anschließend überträgt das Kondensat die latente Wärme des Dampfes durch die Kondensatorwand auf die Rippen und wird an die Luft abgegeben. Das Kondensat wird vom Docht und der Kapillare aufgenommen und anschließend das Wasser zurück zum Verdampfer geleitet.
Dieser Vorgang ist wie das Eintauchen einer Ecke eines Schwamms in Wasser, um das Wasser vollständig aufzunehmen. Obwohl die Schwerkraft in diesem Kreislauf eine Rolle spielt, ist die natürliche Kapillarwirkung des Kerns (Sintermetall, Gitter oder Nut) die Hauptursache für die Flüssigkeitsbewegung. Wärmerohr- und Dampfkammerdochttyp
Die gebräuchlichste Kernmaterialstruktur für Wärmerohre ist gesintertes Kernmaterial, da es die höchste Vielseitigkeit in Bezug auf Belastbarkeit und Anti-Schwerkraft-Arbeitsfähigkeit aufweist. Maschensiebkerne sind weniger teuer in der Herstellung, ermöglichen jedoch, dass das Wärmerohr oder die Dampfkammer im Verhältnis zum gesinterten Kern dünner ist. Da jedoch die Kapillarkraft des Siebs deutlich geringer ist als die des gesinterten Kerns, wird seine Fähigkeit, der Schwerkraft zu widerstehen oder höheren thermischen Belastungen standzuhalten, reduziert. Der Rillenkern hat die niedrigsten Kosten und Leistung. Nur wenn sich der Verdampfer unterhalb des Verflüssigers befindet, sollten schwerkraftunterstützende Anwendungen in Betracht gezogen werden. Die Nut dient als interne Rippenstruktur, um Verdunstung und Kondensation zu unterstützen.
Die gebräuchlichste Plattenstruktur mit einheitlicher Temperatur ist wie folgt:
Auswahl an Heatpipe und Platte mit einheitlicher Temperatur
1. Das Wärmerohr überträgt Wärme und die Platte mit gleichmäßiger Temperatur gibt Wärme ab.
Aus vielen Gründen kann das thermische Design erfordern, dass sich die Wärmequelle an verschiedenen Positionen des Kühlers befindet, das Wärmerohr kann in allen axialen Richtungen in jeder Form ausgebildet sein und sogar das Wärmerohr kann sich vom Substrat bis zur Rippe erstrecken. Dies ist mit einer Platte mit einheitlicher Temperatur nicht zu erreichen.
Wenn die Wärmeleistung des Chips sehr groß ist, ist die Geschwindigkeit der Wärmediffusion erforderlich. Und Temperaturgradient. Zu diesem Zeitpunkt hat die Platte mit gleichmäßiger Temperatur einen Vorteil, da die Platte mit gleichmäßiger Temperatur zweidimensional ist und das Wärmerohr eindimensional ist.
Der Einsatz von Heatpipes bei geringer Leistung bzw. geringer Leistungsdichte ist kostengünstig. Werden mehrere Heatpipes verwendet, kann eine gleichmäßige Temperaturplatte in Betracht gezogen werden.
2. Wenn die Leistung gering und die Dichte sehr hoch ist, ist der Effekt der Verwendung einer Platte mit gleichmäßiger Temperatur viel besser. Da die Oberfläche der Platte mit gleichmäßiger Temperatur groß und flach ist, stehen die Wärmequelle und die Platte mit gleichmäßiger Temperatur in direktem Kontakt. Das Wärmerohr benötigt die Unterstützung des Substrats, um die Wärmeübertragung zu realisieren. Die Platte mit einheitlicher Temperatur benötigt kein Zwischenmedium, die Kühlwirkung wird um 3-4 Grad erhöht und der Wärmewiderstand der Kondensationszone ist zweidimensional, der um 1-2 Grad reduziert werden kann. Daher wird empfohlen, in Situationen mit geringer Leistung und hoher Dichte eine Temperaturausgleichsplatte zu verwenden.
Schließlich wird empfohlen, wenn der Temperaturunterschied an der Unterseite des Chips 10 Grad überschreitet, eine Ausgleichsplatte oder ein Wärmerohr zu verwenden, um die Wärme schnell zu übertragen. Um die Optimierung der elektrischen Leistung von Halbleitern zu erreichen.
