本文關(guān)鍵詞：高熱流密度芯片用熱管散熱器的實驗研究及復合微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當前電子設備都面臨著性能提升的問題,而微型化與集成化已經(jīng)成為發(fā)展的主導方向,集成化越高的直接后果便是單位面積的芯片發(fā)熱量增加,因而散熱結(jié)構(gòu)與尺寸將會面臨嚴峻挑戰(zhàn)。熱管散熱器的散熱效果在200W/cm2的形式,其散熱效果優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種優(yōu)勢在高熱流密度電子芯片的散熱問題上更加明顯,不僅因為優(yōu)異的熱性能,還在于熱管散熱器可滿足空間結(jié)構(gòu)的緊湊性與形式多樣性。該領域的研發(fā)和探討對我國電子信息、化工、新能源、高性能計算機、空間技術(shù)及MEMS等方面具有重要的意義。本文從熱管在CPU芯片散熱領域的實際應用角度出發(fā),設計并加工出了三種不同吸液芯結(jié)構(gòu)的熱管,即溝槽微結(jié)構(gòu)類、燒結(jié)粉末類以及復合纖維類。利用Labview圖形化語言進行溫度采集程序的設計,并搭建熱管測試平臺,測試平臺可實現(xiàn)多通道同時監(jiān)測。基于該試驗臺,測試了不同吸液芯熱管的啟動性與傳熱性能,分析了不同吸液芯結(jié)構(gòu)對熱管啟動性能的影響機理與規(guī)律,并且探討了不同類型熱管應用于電子芯片散熱上的優(yōu)缺點,比較得出燒結(jié)粉末吸液芯是最佳選擇。根據(jù)實驗所得結(jié)論,采用燒結(jié)粉末芯熱管設計了熱管嵌插鋁翅片的散熱器,考慮到散熱器各組件之間的干擾,對上述試驗臺的采集單元添加了濾波程序來提高測量精度。通過改變冷卻風扇的風速和芯片模擬熱功率大小,進行散熱器熱性能測試,繪制了溫度曲線,分析影響散熱性能的幾個因素并得出熱性能評價指標。針對上述散熱器建模,采用將熱管等效的方法進行仿真并對比實驗,所建模型有效。為實現(xiàn)輕量節(jié)約與緊湊的散熱結(jié)構(gòu),結(jié)合聚合物微結(jié)構(gòu)翅片增大散熱表面積的特點,去掉風扇后,用該模型對該結(jié)構(gòu)進行熱管數(shù)量、直徑與微結(jié)構(gòu)翅片深高比的優(yōu)化,最終得到了滿足要求的散熱效果最好的熱管-微結(jié)構(gòu)復合散熱器的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：熱管散熱器 熱性能 實驗研究 復合結(jié)構(gòu) 優(yōu)化設計
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172.4
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 符號說明7-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景和意義14-17
• 1.2 國內(nèi)外研究進展17-19
• 1.3 存在的主要問題19-21
• 1.4 FloEFD軟件的介紹21-23
• 1.4.1 FloEFD軟件的基本結(jié)構(gòu)21-22
• 1.4.2 FloEFD軟件的仿真流程22-23
• 1.5 本文的研究內(nèi)容23-26
• 第二章 熱管啟動性能的實驗研究26-46
• 2.1 熱管的基本理論26-29
• 2.1.1 熱管的工作極限26
• 2.1.2 吸液芯的毛細壓力26-28
• 2.1.3 吸液芯材料28-29
• 2.2 不同吸液芯熱管在芯片散熱中的應用與研究29-30
• 2.2.1 不同吸液芯熱管的應用29-30
• 2.2.2 不同熱管啟動性能的研究30
• 2.3 啟動性能測試的實驗原理與平臺的搭建30-36
• 2.3.1 熱管性能測試實驗系統(tǒng)的設計與組成30-34
• 2.3.2 實驗過程及步驟34-36
• 2.4 實驗數(shù)據(jù)處理與分析36-44
• 2.4.1 槽道吸液芯熱管的啟動特性36-41
• 2.4.2 燒結(jié)粉末吸液芯熱管的啟動特性41-43
• 2.4.3 復合纖維吸液芯熱管的啟動性能43-44
• 2.5 本章小結(jié)44-46
• 第三章 鋁翅片熱管散熱器熱性能的實驗研究46-60
• 3.1 散熱性能測試平臺的系統(tǒng)原理設計46-48
• 3.2 實驗測試用熱管散熱器的結(jié)構(gòu)與型式48-49
• 3.3 測試裝置的主要單元設計49-52
• 3.3.1 熱輸入單元模塊49-50
• 3.3.2 冷卻單元模塊50
• 3.3.3 采集單元模塊50-52
• 3.4 實驗過程及數(shù)據(jù)分析52-58
• 3.4.1 實驗步驟52-54
• 3.4.2 不同熱管數(shù)量對散熱性能的影響54-56
• 3.4.3 不同冷流風速對芯片表面溫度的影響56-57
• 3.4.4 不同結(jié)構(gòu)散熱器對芯片表面溫升過程的影響57-58
• 3.4.5 不同功率對H-3散熱器下芯片瞬態(tài)表面溫度的影響58
• 3.5 本章小結(jié)58-60
• 第四章 復合微結(jié)構(gòu)熱管散熱器的設計與模擬60-68
• 4.1 復合微結(jié)構(gòu)散熱器的基本理論60-61
• 4.2 理論模型的驗證61-63
• 4.3 微結(jié)構(gòu)翅片與熱管組合結(jié)構(gòu)上優(yōu)化63-67
• 4.3.1 微結(jié)構(gòu)翅片的理論計算63-64
• 4.3.2 三熱管矩形槽道微結(jié)構(gòu)翅片的應用優(yōu)化64-65
• 4.3.3 兩根熱管與微結(jié)構(gòu)翅片組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)化65-67
• 4.4 本章小結(jié)67-68
• 第五章 結(jié)論與展望68-70
• 5.1 全文工作與結(jié)論68-69
• 5.2 存在的不足與展望69-70
• 參考文獻70-76
• 致謝76-78
• 研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文78-80
• 作者和導師簡介80-81
• 附件81-82

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：高熱流密度芯片用熱管散熱器的實驗研究及復合微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：256957