一種均溫板低溫起動性能試驗研究*

戰(zhàn)棟棟，錢吉裕，朱 斌

(南京電子技術(shù)研究所， 江蘇 南京 210039)

引 言

近年，電子技術(shù)飛速發(fā)展，電子器件集成度越來越高，尤其是GaN等三代半導(dǎo)體的應(yīng)用，使得功率芯片熱耗成倍增加，對散熱提出了更高的要求，需采用新型高導(dǎo)熱材料或高效傳熱元件替代傳統(tǒng)的銅、鋁等材料，提升散熱能力。熱管是一種高效的相變傳熱元件，具有高導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性[1]等優(yōu)點，尤其銅-水熱管，具有優(yōu)良的傳熱性能，已廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備散熱中，但在機(jī)載環(huán)境條件下的應(yīng)用還未得到充分驗證。機(jī)載產(chǎn)品低溫環(huán)境為-55 ℃，在此溫度下，銅-水熱管起動為冷凍起動，內(nèi)部工質(zhì)為固態(tài)，熱管起動需經(jīng)過固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。同時，由于熱管冷凝段處于-55 ℃環(huán)境中，溫度低于零度，冷凝的蒸汽有可能在冷凝段凍結(jié)，不能回流至蒸發(fā)段，導(dǎo)致熱管起動失敗。

國內(nèi)外研究者研究了不同熱管的起動性能，文獻(xiàn)[2]研究了高溫?zé)峁苷舭l(fā)段和冷凝段長度對冷凍起動極限的影響；文獻(xiàn)[3]研究了基于鈦-水熱管的輻射器起動性能；文獻(xiàn)[4]建立了低溫?zé)峁芷饎铀矐B(tài)模型，并研究了低溫?zé)峁芷饎有阅埽晃墨I(xiàn)[5]研究了常溫條件下熱管導(dǎo)熱板的傳熱性能及重力對傳熱性能的影響。

本文針對熱管在未來機(jī)載產(chǎn)品高熱流密度點熱源散熱中的應(yīng)用，研究了銅-水熱管均溫板在機(jī)載產(chǎn)品低溫環(huán)境下的起動性能，為熱管在軍用電子設(shè)備散熱方面的設(shè)計應(yīng)用提供參考。

1 試驗系統(tǒng)

1.1 試驗單元

熱管均溫板由鋁基板和銅-水熱管組成，尺寸為200mm×200mm×7mm，銅-水熱管釬焊在鋁基板內(nèi)，鋁基板正反兩面各布置6根銅-水熱管。……