發(fā)布時(shí)間：2017-07-08 09:15

  本文關(guān)鍵詞：大功率LED平板熱管散熱系統(tǒng)的性能研究

  更多相關(guān)文章： LED 平板熱管 傳熱性能 散熱技術(shù) 表面改性

【摘要】：隨著集成電子封裝技術(shù)的發(fā)展,以LED為代表的功率型芯片向高功率、小型化發(fā)展,導(dǎo)致芯片的熱流密度和表面溫度越來(lái)越高,嚴(yán)重影響著器件的穩(wěn)定性、可靠性,所以散熱問題已成為了制約LED發(fā)展的重要因素之一。針對(duì)LED芯片的散熱和溫度均勻性問題,本文設(shè)計(jì)了一種新型的平板熱管,其特色是對(duì)其蒸發(fā)面和冷凝面分別進(jìn)行超親水和超疏水的改性,使蒸發(fā)面液體工質(zhì)分布均勻,減少液膜厚度,同時(shí)加快冷凝工質(zhì)的回流速度,在強(qiáng)化平板熱管軸向傳熱的基礎(chǔ)上,提高其徑向傳熱能力,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),對(duì)影響平板熱管性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了研究,重點(diǎn)關(guān)注了充液率和真空度對(duì)平板熱管性能的影響,并設(shè)計(jì)了對(duì)比實(shí)驗(yàn),對(duì)比分析了自然對(duì)流散熱系統(tǒng)、強(qiáng)制對(duì)流散熱系統(tǒng)、平板熱管復(fù)合散熱系統(tǒng)的散熱性能。具體研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：1.以紫銅作為基底材料,分別采用氧化-脫水法和自組裝法對(duì)其表面進(jìn)行改性,經(jīng)改性后的銅板表面分別附有一層具有親水性、疏水性的的氧化物薄膜,利用掃描電子顯微鏡對(duì)其微觀形貌進(jìn)行表征和接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)宏觀接觸角進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果顯示,改性后銅板表面的接觸角分別達(dá)到了9.3°和151°,并且改性后的表面穩(wěn)定性良好；2.設(shè)計(jì)了一套平板熱管性能測(cè)試裝置,并對(duì)影響平板熱管工作性能的兩種重要參數(shù)充液率和真空度進(jìn)行了研究,分別得出了影響規(guī)律：隨著充液率的增加,平板熱管的軸向熱阻小幅上升,但充液率對(duì)徑向熱阻的影響不大；隨著腔體壓力的降低,平板熱管的軸向熱阻和徑向熱阻均有所下降,腔體壓力低時(shí),其工質(zhì)對(duì)應(yīng)的起始沸點(diǎn)低,平板熱管穩(wěn)定工作對(duì)應(yīng)的輸入功率相對(duì)較低,但同時(shí)極限輸入功率也相對(duì)較低；3.分別對(duì)自然對(duì)流散熱系統(tǒng),強(qiáng)制對(duì)流散熱系統(tǒng)和平板熱管復(fù)合散熱系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,得出了各種散熱方式的極限散熱功率,并利用熱線型法和熱阻分析法橫向?qū)Ρ确治隽烁魃嵯到y(tǒng)的性能。結(jié)果表明：復(fù)合平板熱管后散熱系統(tǒng)的傳熱性能有所提升,其中平板熱管-強(qiáng)制對(duì)流復(fù)合散熱系統(tǒng)的散熱性能最佳,其所能滿足的極限芯片功率為55W,而僅使用風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流換熱系統(tǒng)的散熱極限為47W；使用鋁制散熱器的自然對(duì)流散熱系統(tǒng)的散熱極限為21W,平板熱管-自然流對(duì)復(fù)合散熱系統(tǒng)的散熱極限為31W。本文針對(duì)平板熱管蒸發(fā)面、冷凝面的表面改性的處理方案為平板熱管的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了新思路,對(duì)平板熱管散熱系統(tǒng)的傳熱特性和應(yīng)用的研究豐富了LED芯片熱管理的應(yīng)用體系,為以LED芯片為代表的功率型芯片的熱設(shè)計(jì)提供了新方案。
【關(guān)鍵詞】：LED 平板熱管 傳熱性能 散熱技術(shù) 表面改性
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN312.8
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第一章 緒論14-29
• 1.1 引言14
• 1.2 LED的發(fā)展現(xiàn)狀及散熱問題14-16
• 1.3 LED散熱技術(shù)研究現(xiàn)狀分析16-22
• 1.3.1 自然對(duì)流散熱技術(shù)16-18
• 1.3.2 強(qiáng)制對(duì)流散熱技術(shù)18-19
• 1.3.3 液體冷卻散熱技術(shù)19-20
• 1.3.4 熱電制冷散熱技術(shù)20-21
• 1.3.5 熱管散熱技術(shù)21-22
• 1.4 平板熱管散熱技術(shù)22-27
• 1.4.1 平板熱管的加工工藝的研究現(xiàn)狀23-24
• 1.4.2 吸液芯結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.4.3 平板熱管的傳熱性能研究26-27
• 1.5 本文研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容27-29
• 1.5.1 課題來(lái)源27
• 1.5.2 本文研究目標(biāo)27-28
• 1.5.3 研究?jī)?nèi)容28-29
• 第二章 平板熱管的理論分析29-37
• 2.1 引言29
• 2.2 平板熱管的理論分析29-31
• 2.2.1 平板熱管內(nèi)部的毛細(xì)力平衡29
• 2.2.2 管內(nèi)蒸汽和液體的流動(dòng)29-30
• 2.2.3 氣液交界面的壓差與質(zhì)量流量間的關(guān)系30-31
• 2.2.4 熱流量與質(zhì)量流量的關(guān)系31
• 2.3 熱管的傳熱極限31-33
• 2.4 平板熱管的熱阻分析33-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 平板熱管的設(shè)計(jì)與加工制作37-50
• 3.1 引言37
• 3.2 管材選定37-38
• 3.3 銅基底親水性薄膜的制備38-42
• 3.3.1 銅板前處理39
• 3.3.2 制備方法39-40
• 3.3.3 表面微觀形貌表征和接觸角測(cè)定40-41
• 3.3.4 親水性薄膜強(qiáng)化傳熱分析41-42
• 3.4 銅基底疏水性薄膜的制備42-46
• 3.4.1 制備方法43-44
• 3.4.2 表面微觀形貌表征和接觸角測(cè)定44-45
• 3.4.3 超疏水表面強(qiáng)化傳熱分析45-46
• 3.5 平板熱管的封裝46-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 平板熱管的傳熱性能研究50-66
• 4.1 引言50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)50-54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹50-52
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟52-53
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)誤差與不確定性分析53-54
• 4.3 銅板均熱器的傳熱性能分析54-55
• 4.4 平板熱管傳熱性能分析55-64
• 4.4.1 充液率對(duì)平板熱管傳熱性能的影響55-63
• 4.4.2 真空度對(duì)平板熱管傳熱性能的影響63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 LED平板熱管散熱系統(tǒng)的性能研究66-75
• 5.1 引言66
• 5.2 LED自然對(duì)流散熱系統(tǒng)的性能研究66-67
• 5.3 LED強(qiáng)制對(duì)流散熱系統(tǒng)性能研究67-69
• 5.4 LED平板熱管復(fù)合散熱系統(tǒng)性能研究69-72
• 5.5 三類散熱系統(tǒng)的性能對(duì)比72-73
• 5.5.1 不同散熱系統(tǒng)的芯片溫度對(duì)比72-73
• 5.5.2 不同散熱系統(tǒng)的熱阻分析73
• 5.6 本章小結(jié)73-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文83-85
• 致謝85

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3 劉一兵;丁潔;;一種微小型多槽道平板熱管傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];紅外技術(shù);2009年01期

4 寇志海;白敏麗;楊洪武;;大功率LED冷卻用平板熱管散熱器的實(shí)驗(yàn)研究[J];光電子.激光;2010年04期

5 劉曉為;辛欣;霍明學(xué);徐磊;;微型多槽道平板熱管傳熱特性分析及最大傳熱量預(yù)測(cè)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年09期

6 范春利,曲偉,孫豐瑞,楊立,馬同澤;三種微槽結(jié)構(gòu)的平板熱管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究[J];電子器件;2003年04期

7 張良華;余小玲;楊旭;周恩民;馮全科;王兆安;;電力電子集成模塊用平板熱管的傳熱研究[J];電子學(xué)報(bào);2009年08期

8 寇志海;白敏麗;楊洪武;;平板熱管用于筆記本電腦散熱的研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

9 ;[J];;年期

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1 全貞花;李寧軍;趙耀華;唐瀟;;基于平板熱管的太陽(yáng)能光伏光熱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

2 胡幼明;王惠齡;;平板熱管中金屬網(wǎng)格填料表面的沸騰傳熱的實(shí)驗(yàn)研究[A];第四屆全國(guó)低溫工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

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1 寇志海;蒸發(fā)薄液膜及新型微槽平板熱管傳熱性能的研究[D];大連理工大學(xué);2011年

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1 方璐;微型平板熱管傳熱性能的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 董西江;用于電子設(shè)備的平板熱管散熱器設(shè)計(jì)與性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

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4 黃炯桐;大功率LED平板熱管散熱系統(tǒng)的性能研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

5 李時(shí)娟;新型平板熱管的傳熱性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2009年

6 夏潤(rùn)生;平板熱管綜合性能測(cè)試系統(tǒng)及其評(píng)估[D];華南理工大學(xué);2011年

7 蔣朝勇;新型微型平板熱管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究[D];長(zhǎng)沙理工大學(xué);2009年

8 陳金建;基于平板型熱管的LED散熱技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2011年

9 辛欣;硅微型多槽道平板熱管研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 崔潔;新型平板熱管輻射板供冷的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：533888