熱管散熱技術應用研究

Contents目錄PartOne熱管常用知識PartTwo電子設備熱管應用技術PartThree其他行業(yè)熱管應用技術PartFour手機石墨散熱的應用01040203維勒M原創(chuàng)作品防偽標識，縮小頁面即可正常顯示維勒M原創(chuàng)作品防偽標識，縮小頁面即可正常顯示維勒M原創(chuàng)作品防偽標識，縮小頁面即可正常顯示維勒M原創(chuàng)作品防偽標識，縮小頁面即可正常顯示第一頁，共43頁。02電子設備熱管應用技術03其他行業(yè)熱管應用技術04手機石墨散熱的應用01熱管常用知識第二頁，共43頁。熱管之芯吸液芯的內(nèi)部，大多都有一些細小的毛刺和孔洞，利用水的張力和虹吸作用，可以加速液體的回流。第三頁，共43頁。熱熔渣結(jié)構看似粗糙的內(nèi)壁中，遍布各種細小的孔洞。他們就像是人身體上的毛細血管一樣。熱管內(nèi)的液體會在這些小孔中穿梭，形成強大的虹吸力量。從制造的角度看，這種制程和結(jié)構的熱管制造成本較高。第四頁，共43頁。“我本將心照明月，奈何明月照溝渠”。它的作用也是像毛細血管一樣，回流的液體通過這些溝槽迅速在熱管中進行傳導。從生產(chǎn)成本的角度來看，這種熱管的制造相對簡單，更容易制作，制造成本相對低廉。但從理論上來說，不如前者的散熱效率高。溝槽結(jié)構第五頁，共43頁。一般這種熱管內(nèi)部使用的是一種由銅線制作的金屬織物。細小的銅線之間存在許多空隙，但是織物的結(jié)構又不會讓織物錯位阻塞熱管。從成本的角度看，這種熱管的內(nèi)部結(jié)構相對簡單許多，制作起來也更加簡單。僅需一只普通銅管，填充這些多重金屬網(wǎng)孔織物即可。從理論上來說散熱效果不如前面二者。多重金屬網(wǎng)孔第六頁，共43頁。常用熱管目前散熱器產(chǎn)品的主要應用的熱管形式，有燒結(jié)和溝槽兩種。而目前絕對多數(shù)的散熱器都會采用燒結(jié)式熱管，但是這并不意味著溝槽式熱管的性能要比燒結(jié)式熱管性能差，而實際則恰恰相反。第七頁，共43頁。燒結(jié)vs溝槽01熱管彎曲度02傳熱能力03對于溝槽熱管來說，由于內(nèi)部結(jié)構的限制，在這方面非常敏感。當溝槽管彎曲90度，導熱性能大降，甚至只能達到原來性能的1/2兩個同尺寸的燒結(jié)熱管和溝槽熱管相比，由于燒結(jié)熱管內(nèi)部有大量銅粉進行填充，因此熱管的毛細半徑小，滲透效率也就變得較低，這也就導致了燒結(jié)熱管在長度增長時，熱管的導熱性能會下降很多。而溝槽熱管，填充料少，毛細內(nèi)徑大，滲透率也較高，因此在直通狀態(tài)下，溝槽熱管的導熱效率要強于燒結(jié)熱管溝槽熱管的內(nèi)部填充料較少，因此使得熱管內(nèi)部蒸凝過程受重力影響較大，不如燒結(jié)熱管那樣穩(wěn)定；溝槽熱管在水平角度導熱率為34，如果傾斜正負20度角時，導熱率會在0至86之間變化，受到重力的影響非常大，導熱效率極不穩(wěn)定。而燒結(jié)熱管在重力影響方面則要好的多，穩(wěn)定的多?？怪亓π缘诎隧摚?3頁。熱管彎曲度任何結(jié)構的熱管，對彎折次數(shù)，和彎曲角度都是非常敏感的，而每次彎曲都會造成熱管導熱性能的下降。不過，如果盡量保持彎曲部位直徑無變化，或者變化很小，可以把性能下降的程度降到最低。第九頁，共43頁。熱管折彎工藝管徑(mm)

最小折彎R(mm)

建議R(mm)最小折彎角θ建議彎角θΦ3912>90°>120°Φ41216>90°>120°Φ51520>90°>120°Φ61824>90°>120°Φ82432>90°>120°Φ92736>90°>120°Φ9.352837>90°>120°第十頁，共43頁。熱管壓扁對于彎曲變化來說，圓柱形的外壁變成扁平形狀，也會大幅降低熱傳導性能，因為過大的形變會導致熱管內(nèi)部的毛細結(jié)構部分中斷第十一頁，共43頁。熱管的尺寸目前主流散熱器都會采用6mm或者8mm熱管

以熱管長度均為150mm計算，直徑為3mm的熱管其熱阻值為0.33（測試物體溫度變化區(qū)間60～90度）。而直徑為5mm的時候，熱阻立刻降到了0.11，已經(jīng)可以滿足絕大部分電子元件的導熱要求。而當熱管直徑擴大到8mm的時候，熱阻則驟降到0.0625，起到熱效率，是大部分金屬材質(zhì)散熱器難以達到的效果。這也就是為什么一個普通熱管的直通條件下的導熱效率，是銅導熱介質(zhì)的10倍，換個方式來說，直徑為3mm的正品熱管，2.8個標準熱傳遞周期中只能傳遞15W（15焦耳/s）的熱量。而直徑為5mm的熱管，在1.8個熱傳遞周期最大熱量傳遞達到了45W，是3mm熱管的3倍。而8mm的熱管產(chǎn)品只需0.6個周期就可以傳遞高達80W的熱量，因此8mm熱管的導熱效率也是最高的。當然成本也是相對較高的。第十二頁，共43頁。熱管尺寸熱管直徑的增大，帶來的是熱管毛細內(nèi)徑的增加，而毛細滲透率也會相應提高，也就提高了熱管的導熱效率。但是需要注意的是，并非熱管越多，管徑越大越好，因為還需要考慮到芯片頂蓋，與熱管的接觸面積，如果熱管受熱面積不均勻，或者熱管的利用率太低，仍然不能有效提散熱效果。所以8mm多熱管的散熱器并不多見（常見的為4個8mm熱管，也有8mm+6mm混合配制）。毛細效應第十三頁，共43頁。熱管尺寸直徑mm長度mm備注30-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)40-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)50-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)60-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)6.350-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)80-280圓熱管

燒結(jié)/銅網(wǎng)10圓熱管

底座銅網(wǎng)25.430-100圓熱管

底座燒結(jié)/銅網(wǎng)T=3

0-280壓扁

燒結(jié)/銅網(wǎng)T=40-280壓扁

燒結(jié)/銅網(wǎng)T=50-280壓扁

燒結(jié)/銅網(wǎng)第十四頁，共43頁。01熱管常用知識04手機石墨散熱的應用02電子設備熱管應用技術03其他行業(yè)熱管應用技術第十五頁，共43頁。CPU熱管散熱模組第十六頁，共43頁。熱管散熱模組芯片和熱管直接接觸時，難以固定，因此通常在芯片上表面與熱管蒸發(fā)段之間設置有Block這一輔助結(jié)構，將熱管與芯片之間的熱流通道連接起來。本散熱模組采用肋片散熱器，采用兩根內(nèi)徑6mm的打扁銅水熱管并聯(lián)散熱。300W,總熱阻0.24K/Wat10CFM第十七頁，共43頁。

本質(zhì)上是將整塊基板做成扁平狀的熱管，實現(xiàn)基板的良好均溫，從而進一步提升散熱器的整體性能，采用均溫排布及翅片優(yōu)化技術，熱阻0.35℃/W80W熱管散熱器第十八頁，共43頁。筆記本電腦散熱通過熱管將熱量傳導至冷端散發(fā)出去第十九頁，共43頁。相變基板散熱器1.外形尺寸：800x200(基板尺寸），芯體尺寸800x130x250～400mm2.散熱功率：7200～10000W3.R接觸<0.012w/℃4.R散熱器：<0.005w/℃5.基板溫差：<5.0℃6.散熱器溫升：25～35℃7.壓降：<120Pa8.散熱器體積減小了約1/3.9.重量減小約1/3。10.垂直使用，也可水平使用（重力方向）11.可滿足更高的IGBT模塊集成密度第二十頁，共43頁。相變基板

相變基板散熱器

第二十一頁，共43頁。

相變基板散熱器

1、基板與復合超導平板熱管(FHP）組成3D連通的相變傳熱體系2、相變基板受熱時，工質(zhì)吸收熱量，相變?yōu)檎羝?，蒸汽沿蒸汽通道將熱量傳遞至每片熱管（FHP）管道，并將熱量傳遞至遠端3、FHP散熱翅片進行熱量交換，釋放熱量，工質(zhì)冷凝回流至相變基板區(qū)，從而形成熱量交換循環(huán)第二十二頁，共43頁。用于冷卻多芯片模塊的脈動熱管散熱翅和用于cpu散熱的無風扇散熱器脈動熱管無風扇散熱器第二十三頁，共43頁。1mm厚環(huán)路熱管環(huán)路熱管主要有五部分組成：包括蒸發(fā)室（Evaporator）、儲液室（CompensationChamber）、蒸汽段（VaporLine）、冷凝器（Condenser）以及液體段（LiquidLine）等各組件熱管厚度達到1.19mm第二十四頁，共43頁。02電子設備熱管應用技術03其他行業(yè)熱管應用技術04手機石墨散熱的應用01熱管常用知識第二十五頁，共43頁。新型光伏光熱組件平板熱管并排敷設于電池板背部；平板熱管的蒸發(fā)端吸收電池板的散熱量，在平板熱管的冷凝段將熱量傳遞至集熱水槽的工質(zhì)；光伏電池板與平板熱管，及平板熱管與集熱水槽間為干式接觸，中間涂有導熱硅膠減少傳熱熱阻。第二十六頁，共43頁。LED熱管散熱第二十七頁，共43頁。Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.暈厥分類：腦源性暈厥，心源性暈厥(心律失常性和器質(zhì)性心血管疾病性)，神經(jīng)介導的反射性暈厥，直立性低血壓特點：發(fā)生迅速，過程短暫，有自限性，能完全恢復意識。原因較多，涉及多學科定義：暈厥是由于腦組織缺血缺氧導致的短暫意識喪失新型光伏光熱組件第二十八頁，共43頁?？諝饫鋮s器每一排翅片管都用方形管箱將其分為兩個管程，再用粗的彎管將各管程連接起來其中，每個熱管為翅片熱管第二十九頁，共43頁。Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.青藏公路和青藏鐵路兩側(cè)樹立的熱棒第三十頁，共43頁。Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.青藏公路和青藏鐵路兩側(cè)樹立的熱棒第三十一頁，共43頁。Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.Thisisasampletext.Insertyourdesiredtexthere.青藏公路和青藏鐵路兩側(cè)樹立的熱棒熱棒，又叫做無芯重力式熱管第三十二頁，共43頁。03其他行業(yè)熱管應用技術02電子設備熱管應用技術01熱管常用知識04手機石墨散熱的應用第三十三頁，共43頁。我們目前所使用的手機，沒有加入特別的散熱措施，都是自然散熱。就是熱源在自然環(huán)境條件下，通過傳導和輻射散失到大氣環(huán)境中

因此手機上就需要良好的導熱材料以及熱散失環(huán)境外部采用金屬外殼或散熱孔散熱孔是手機散熱的重要手段。一般通行的做法是在機器的背部開設大量的散熱孔，機器內(nèi)的熱量可通過這些散熱孔散布到周圍空氣中。采用金屬外殼同樣的道理。手機散熱的方法第三十四頁，共43頁。手機散熱的方法石墨散熱片是一種全新的導熱散熱材料，具有獨特的晶粒取向，沿兩個方向均勻?qū)?，平面?nèi)具有150-1500W/m-K范圍內(nèi)的超高導熱性能，片層狀結(jié)構可很好地適應任何表面，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產(chǎn)品的性能第三十五頁，共43頁。各種材料的導熱系數(shù)采用石墨導熱片第三十六頁，共43頁。石墨片的散熱原理石墨散熱片就是通過將熱量均勻的分布在二維平面從而有效的將熱量轉(zhuǎn)移，保證組件在所承受的溫度下工作。第三十七頁，共43頁。實例詳解TPLCDTopframemainPCBCasemidCasebtmGraphite第三十八頁，共43頁。小米第一塊在CPU芯片與中間層之間的石墨散熱片第三十九頁，共43頁。小米第二塊在屏幕與中間層之間的石墨散熱片第四十頁，共43頁。未來新型散熱方式NEC公司在其生產(chǎn)的手機中，首次采用了熱管散熱技術。該手機內(nèi)部內(nèi)置了液冷系統(tǒng)：在手機內(nèi)部封入了一條長約10