4。2 展望 31

致 谢 33

参考文献 34

第一章 绪论

1。1 课题背景

现代电子技术朝着高科技化和微型化不断地发展，微型电子器件已经成为现代电 子设备发展的主力军。虽然电子器件的特征尺寸在不断地减小，但其芯片的封装密度 度、集成度以及工作频率却在不断提高，这也使得芯片的热流密度持续上升,电力电 子装置的最佳工作温度为零下 5℃至 70℃。超出这个温度范围继续工作的话，电子元 件工作会发生异常，同时还会影响其工作寿命和稳定性。由此可见，散热问题在电路 及其芯片上显得格外突出。因此一块具有良好的均温性和较高热导率的平板热管，已 然成为很好地解决微电子设备散热问题的关键技术之一。

跟以往的散热设备相比，热管以其较大的单位面积换热量，同时不需要动力辅助 设备等优点，成为许多热控制器件当中相当有效的散热器件之一。它的工作原理是通 过管腔内部流体的蒸发冷凝过程来传递热量从而将热量散发出去。在同体积与同冷却 工况下显现出很大的优势与不可替代性，被越来越广泛深入的研究[1]。

传统热管一般都是圆形的，与热源或散热装置接触面积小，多数电子部分产品会 将热管压平以增加其表面积，即扁平热管。在目前的笔记本电脑和国防军事领域，一 般都采用这种薄而长的扁平热管将发热器件的热量导出，然后通过翅片散热器和风扇 将热量排放到环境中。

跟传统热管相比，平板热管主要有以下四个优点：一是如果用热管基板来代替金 属基板就可以大大地强化基板的热扩散，同时热板的等温性也有利于降低热阻，使电 子元件的一体化成为可能；二是可以有效地解决散热问题以及减小温度变化梯度；三 是不受约束的均温板外形，可以适应各种散热环境；四是平板热管通过减小热阻从而 达到较高的热导率，来保证热量及时快速地传递。因此，现在的平板热管技术正逐渐 成为国内外热管界以及热管开发商重点研究的一个热点领域。

1。2 均温板简介

平板热管的定义是采用特殊设计的腔体结构，来实现热源与热沉之间进行热量交 换的热管[2]。常见的平板热管主要由外部金属壳体和内部的毛细吸液芯结构两部分 组成。如图 1-1 所示的常见平板热管剖面图，其呈现出一种内部中空的板式腔体结构。

平板热管的外壳主要是采用铜或铝等一些导热性能比较好的金属材料制作而成，对于 那些对散热器件材质有特殊要求的设备也可采用硅或有机玻璃等绝缘材料进行制作。 腔体内表面的毛细吸液芯结构，可用金属粉体烧结而成，也可以通过挖出微小槽道来 作为毛细结构。平板热管大致的工作流程就是当热管底部的热源产生热量时，热管内 部接近热源的液体工质由于受热蒸发并迅速地扩散，到达冷凝端冷凝将热释放出去， 同时又变回液体工质。然后在毛细结构所提供的毛细力作用下又回到热源附近，然后 不断地循环着这个过程，从而达到加强散热的目的。论文网

图 1-1 常见平板热管剖面图

根据工质在热管内的流动方向和传热机理不同，可将平板热管分为径向平板热管 和轴向平板热管两种[3]。所谓的径向平板热管，就是指它的传热方向是垂直于平板热 管表面的，其工作原理如图 1-2 所示。在热管底部中心区域加热，使腔内下表面上的 液体工质受热在低真空环境下沸腾蒸发并带走热量，往上到达温度较低的冷凝面，冷 凝并放出热量，放出来的热量再通过上表面带走，冷凝成液体的工质在毛细芯结构的 作用下又回到底部蒸发端，继续下一个循环。它主要通过减小在热传递方向上的热阻 来增大热传导率，这么做的同时还能使冷却面积得到增加。