烧结毛细芯式均温板制程和性能的研究

摘要

现代电子领域不断向微型化、高性能的方向发展，由于其具有较高的发热量，所以当温度升高时其性能就会大幅度下降，若电子器件长期处于高温状态，其可靠性将会下降50%[1]。 本文制作的均温板为铜粉烧结型，其中冷凝端的吸液芯采用的是泡沫铜结构，蒸发端的吸液芯采用的是铜粉颗粒烧结结构。制作工艺采取两种方式，其一为先将上下毛细芯烧结，再将其放入外壳板内，将上下外壳板焊接，其二为先分别将上下吸液芯与外壳板烧结，再分别将上下板及吸液芯烧结的方法，均温板蒸发端的吸液芯设计有铜粉柱，不仅可以改善均温板的形变，也可以缩短冷凝流体工质的回流路径，有利于均温板性能的提升。 采用三种不同规格粒径的铜粉烧结均温板，其中球形、不均匀形铜粉的粒径分别为：30μm、50μm、30μm、30μm+90μm，树枝状铜粉的粒径分别为：30μm、50μm，研究不同粒径的铜粉对均温板性能的影响。实验表明：对于不均匀形铜粉，当充注率为90%、加热功率为90W时，热阻值最小为0.11℃/W；对于球形铜粉，粒径较大的均温板的性能相对较好，在充注率为90%，10W的输入功率情况下，90μm的均温板的热阻值最小为0.08℃/W；对于树枝状铜粉，树枝状小粒径铜粉烧结的均温板的性能较好，在充注率为70%时，30W的输入功率情况下，30μm的均温板的热阻值最小为0.26℃/W。 以烧结铜粉型均温板为研究对象，分别制作球形、不均匀形、树枝状铜粉烧结的均温板，对比分析三种充注率70%、90%、120%下均温板的性能情况。实验表明：球形、树枝状铜粉不同粒径烧结的均温板的最佳充注率不同；不均匀形铜粉的烧结的均温板在90%充注率下均温板热阻最低达到0.11℃/W。 以球形铜粉烧结的铜板为研究对象，设计两种不同尺寸的加热铜块对比在不同的热流密度情况下均温板的传热性能，同时与纯铜板进行对比。实验表明：大面积热源测得的均温板的热阻值较小，而且均温板的均温性比纯铜板的好，冷凝端的最大温差小，表明均温板的制程是有效的。 选取两种形状铜粉：球形、树枝状，对烧结成的四块均温板的传热性能进行对比分析。实验表明：球形铜粉制成的均温板相对于树枝状制成的均温板的热阻值较小，有可能因为树枝状铜粉制成的吸液芯有较多的盲孔（即孔隙不相通），从而液体工质的流动通道数降低，流动受阻，影响均温板的传热性能。 选择不均匀铜粉烧结的均温板在不同冷却水温分别为12℃和28℃的情况下进行对比分析。实验表明：在冷却水温为28℃、加热功率为100W时，30μm+90μm均温板的热阻值最小为0.2℃/W。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 均温板的国内外研究现状

1.2.1 均温板制程的研究

1.2.2 均温板传热性能的研究

1.3 课题研究的主要内容

第2章 均温板制程及实验系统研究

2.1 均温板的选材

2.1.1 外壳板的选型

2.1.2 工质的选择

2.1.3 毛细吸液芯的选型

2.2 均温板的制造工艺

2.2.1 外壳板制造

2.2.2 外壳板清洗

2.2.3 吸液芯制造

2.2.4 吸液芯、外壳板烧结

2.2.5 充液管钎焊烧结

2.2.6 检漏

2.2.7 充液与抽真空

2.3 均温板性能测试系统

2.3.1 实验系统设计

2.3.2 加热与冷却系统

2.3.3 测量系统

2.3.4实验方法与步骤

2.4 实验数据处理方法

2.5 本章小结

第3章 均温板性能的理论分析

3.1 均温板传热性能的影响因素

3.2 均温板内的相变传热机理

3.2.1 蒸发 /沸腾传热机理

3.2.2 冷凝传热机理

3.3 均温板热阻理论模型

3.3.1 均温板热阻模型

3.3.2 均温板上下壳板热阻

3.3.3 均温板吸液芯热阻

3.3.4 均温板蒸发与冷凝热阻

3.3.5 上下板导热硅脂热阻

3.3.6扩散热阻

3.3.7 热阻值

3.4 本章小结

第4章 整体式毛细芯烧结制程的均温板性能研究

4.1 均温板的烧结过程

4.2 均温板传热性能研究内容

4.2.1 均温板的粒径参数实验

4.2.2 均温板的充注率参数实验

4.2.3 冷却水温对均温板传热性能的影响

4.3 均温板传热性能数据分析

4.3.1 粒径对均温板传热性能的影响

4.3.2 充液率对均温板传热性能的影响

4.3.3 冷却水温对均温板传热性能的影响

4.4 本章小结

第5章 非整体式毛细芯烧结制程的均温板性能研究

5.1 均温板的烧结过程

5.2 均温板性能研究内容

5.2.1 粒径对均温板的性能的影响

5.2.2 充注率对均温板传热性能的影响

5.2.3 铜粉形状对均温板传热性能的影响

5.2.4 均温板的热流密度参数实验

5.3 均温板传热性能数据分析

5.3.1 粒径对均温板传热性能的影响

5.3.2 充液率对均温板传热性能的影响

5.3.3 铜粉形状对均温板传热性能的影响

5.3.4 热源大小对均温板传热性能的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢