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热管技术及应用[11]:均热板构造

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发表于 2021-4-25 12:29:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
    早期手机散热普遍以石墨作为主要材料,可称为第一代散热。铜管液冷为第二代散热技术,而均热板(VC)则是第三代散热技术。均热板液冷可以看作是铜管液冷的升维技术。虽然两者均是基于气液相变原理,不同的是热管只有单一方向的轴向高效导热,而均热板相当于从“线到面”的升维,可以更好地将热量从四面八方带走。图1为红魔6/6Pro7层多维散热系统ICE6.0热管理图。
                              
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图1 红魔多维散热系统ICE6.0热管理图
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图2 均热板工作原理示意图
    均热板的工作原理与传统热管相似,如图2所示。当热量由热源传导至蒸发区时,均热板内的工质受热后蒸发成气态,然后迅速充满整个腔体。当蒸汽到达冷凝面时,放出热量并凝结成液体,凝结后的液体会借助吸液芯回到蒸发热源处,再次吸热蒸发成蒸汽,以此往复循环。均热板不断地将热量从局部热源处扩散传递到另一表面。吸液芯在均热板运行中起到至关重要的作用。根据吸液芯的构造,可以将均热板分为单一结构吸液芯均热板和复合结构吸液芯均热板。

1. 单一结构吸液芯均热板
    单一结构吸液芯一般是以烧结金属粉末/泡沫铜、沟槽和丝网作为均热板的吸液芯,为工质回流提供驱动力。
图3.jpg
图3 单一结构吸液芯均热板
    图3(a)所示的均热板吸液芯是以铜粉烧结而成,这种烧结成的多孔介质具有较大的毛细力,但其渗透率低。研究人员通过改进烧结工艺和采用不同的多孔介质等方法,来改善烧结芯均热板的渗透率。
    图3(b)所示的均热板吸液芯是在平板上加工微通道构成,这种吸液芯具有较大的渗透率,但毛细力较低。因此,研究人员采用叶脉分形槽(图3(d))和辐射状槽道(图3(e))等方法,来提高沟槽芯均热板的毛细性能。
    图3(c)所示的均热板吸液芯由丝网构成,这种吸液芯的热阻较大,主要是由丝网芯和均热板壁面接触不紧密造成,故采用加装支撑柱或将丝网烧结在壁面上等方法,来解决这个问题。

2. 复合结构吸液芯均热板
    复合吸液芯是由两种或两种以上的单一结构吸液芯组成,这种吸液芯通过兼容多种吸液芯的优势,来提高均热板的传热特性。复合结构吸液芯一般有沟槽+丝网型、丝网+烧结型以及烧结+沟槽型等组合方式,如图4所示。
图4.jpg
图4 复合结构吸液芯均热板
    图4(a)所示的沟槽+丝网型复合芯,通过在沟槽上部添加丝网的方式,弥补了沟槽芯均热板毛细力低的缺陷。
    图4(b)所示的丝网+烧结型复合芯,通过将丝网与烧结多孔介质耦合并联的方式,提高了均热板的传热性能。
    图4(c、d)所示的烧结+沟槽型复合芯,通过在烧结芯表面加工微槽道,为均热板内蒸汽提供流动通道,弥补了烧结芯渗透低的缺陷。
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