激光微织构亲、疏水通道对微热管散热影响
发布时间：2021-12-21 18:45
近年来,微电子技术发展迅猛,微热管以其高热导率、快速热响应、良好等温性等优点,成为了微电子产品散热的理想元件。微热管的传热性能主要取决于管内吸液结构,而传统工艺和方法制造出的吸液芯已经不能适应当前电子设备轻薄的发展趋势,为了改善当前热管吸液芯的制约,本文利用激光微织构技术制备出亲、疏水间隔通道的平板微热管,该间隔通道具有提高液滴输运能力的效果,以此提高了热管传热性能。主要工作如下:（1）通过微观形貌观察,结合激光微织构加工原理,分析了铜板超亲水和超疏水功能的激光微织构机制。超亲水和超疏水的成形机理主要是光热作用,汽化压力喷溅的熔融物基体表面形成纳米毛刺状结构,由于其具有较高表面能,该结构具有超亲水性质;经热处理之后,毛刺状结构发生细微,毛刺结构在表面形成均匀的凸台结构,使液滴和基体之间形成气垫,即形成wensel状态,该状态具有超疏水特性。（2）适合的激光工艺参数为:平均功率70W,脉冲宽度240ns,重复频率74kHz,扫描速度1002mm/s,该工艺参数下,得到超亲水区域接触角为0°,经热处理之后,超亲水转变为超疏水,其接触角为161.2°。（3）分析亲、疏水间隔通道的液滴快速输运...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热管内部结构及工作过程
湖北工业大学硕士学位论文3（a）沟槽吸液芯（b）烧结吸液芯（c）丝网烧结吸液芯（d）纤维吸液芯图1-2热管吸液芯的类型1.3国内外研究现状国内外学者从不同的方向对热管散热进行了研究，包括结构布局、吸液芯、工作介质、充液率等方面进行了研究。随着加工技术的不断发展，很多新的加工方法也被应用到热管的加工中。1.3.1散热设备结构研究李向红[37]等对管内不同形状通道（圆形、楔形、矩形）热沉进行研究，经研究对比，发现以上三种形状的通道其热交换性能以圆形最佳，楔形次之，矩形最差。并给出了圆形通道的结构的尺寸，如图1-3。
湖北工业大学硕士学位论文4图1-3圆形通道尺寸及结构图沈喜源[38]利用仿真软件，获得了一种以铝作为基材的散热器翅片的使用条件下的最佳片距为1.2mm，最佳片厚为0.2mm。模拟研究发现，优化后相较优化前CPU芯片最高温度降低了2.91℃，芯片最高温度降低了2.8℃，翅片三点的平均温度降低了3.0℃。并进行了实验测试，实验结果和仿真结果进行对比，二者一致性良好。李军[39]针对笔记本电脑利用FloTHERM仿真软件建立整机的CFD模型。经分析计算，改进后，其结构最佳参数为：散热翅片间距为1.2mm，厚度为0.2mm。在保证散热翅片高度保持不变，将热管调整为其底面距离散热模组翅片基板底面3.0mm的位置；风扇调整为其底面距离系统底面化8mm。最终，CPU和显卡温度分别下降了4.6°C、4.2°Ｃ；C面（键盘）表面温度降低了1.6°Ｃ，Ｄ面（后壳）表面温度降低了3.6°Ｃ。如图1-4所示。图1-4笔记本电脑C、D面示意图侍书成[40]利用仿真软件，对笔记本内部的空气流场和温度场进行数值仿真。并进行实验验证，通过实验结果和仿真结果的对比分析，以确认仿真模型的可靠性。得出了以下实验结果：散热器翅片间距1.0mm增加1.2mm；翅片出风口处折弯0.2mm；高度由减少0.4mm。散热性能提升3%，厚度降低了5.21%。阙翔[41]通过仿真发现翅片的厚度、间距值主要受到出风口风阻压力的设计影
【参考文献】：
期刊论文
[1]定向凝固多孔铜微通道热沉散热性能的优化研究[J]. 贾星光,尤俊华,曲迎东,刘源. 铸造技术. 2018(10)
[2]某型号笔记本计算机散热分析[J]. 宋印东,姚寿广,陈静. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2012(04)
硕士论文
[1]具有复合沟槽毛细结构的微热管激光刻蚀工艺与传热性能研究[D]. 杨旸.广东工业大学 2018
[2]笔记本散热器的翅片形状对散热的影响[D]. 侍书成.苏州大学 2017
[3]水冷型热管散热系统在数据中心的应用研究[D]. 杜雪涛.华南理工大学 2016
[4]铜超亲水复合吸液芯制造及其润湿和毛细性能研究[D]. 刘侨鹏.华南理工大学 2016
[5]笔记本电脑散热系统优化研究[D]. 李军.东南大学 2016
[6]水冷型热管散热器在服务器中的应用研究及性能优化[D]. 王玉珏.华南理工大学 2015
[7]便携式计算机散热系统研究[D]. 阙翔.苏州大学 2014
[8]笔记本电脑散热器翅片及结构件设计优化[D]. 沈喜源.上海交通大学 2014
[9]CPU水冷热沉流动和换热性能研究[D]. 李向红.华北电力大学 2014
[10]微机CPU芯片液冷材料与冷却效果分析[D]. 石育佳.陕西科技大学 2013
本文编号：3544981
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热管内部结构及工作过程
湖北工业大学硕士学位论文3（a）沟槽吸液芯（b）烧结吸液芯（c）丝网烧结吸液芯（d）纤维吸液芯图1-2热管吸液芯的类型1.3国内外研究现状国内外学者从不同的方向对热管散热进行了研究，包括结构布局、吸液芯、工作介质、充液率等方面进行了研究。随着加工技术的不断发展，很多新的加工方法也被应用到热管的加工中。1.3.1散热设备结构研究李向红[37]等对管内不同形状通道（圆形、楔形、矩形）热沉进行研究，经研究对比，发现以上三种形状的通道其热交换性能以圆形最佳，楔形次之，矩形最差。并给出了圆形通道的结构的尺寸，如图1-3。
湖北工业大学硕士学位论文4图1-3圆形通道尺寸及结构图沈喜源[38]利用仿真软件，获得了一种以铝作为基材的散热器翅片的使用条件下的最佳片距为1.2mm，最佳片厚为0.2mm。模拟研究发现，优化后相较优化前CPU芯片最高温度降低了2.91℃，芯片最高温度降低了2.8℃，翅片三点的平均温度降低了3.0℃。并进行了实验测试，实验结果和仿真结果进行对比，二者一致性良好。李军[39]针对笔记本电脑利用FloTHERM仿真软件建立整机的CFD模型。经分析计算，改进后，其结构最佳参数为：散热翅片间距为1.2mm，厚度为0.2mm。在保证散热翅片高度保持不变，将热管调整为其底面距离散热模组翅片基板底面3.0mm的位置；风扇调整为其底面距离系统底面化8mm。最终，CPU和显卡温度分别下降了4.6°C、4.2°Ｃ；C面（键盘）表面温度降低了1.6°Ｃ，Ｄ面（后壳）表面温度降低了3.6°Ｃ。如图1-4所示。图1-4笔记本电脑C、D面示意图侍书成[40]利用仿真软件，对笔记本内部的空气流场和温度场进行数值仿真。并进行实验验证，通过实验结果和仿真结果的对比分析，以确认仿真模型的可靠性。得出了以下实验结果：散热器翅片间距1.0mm增加1.2mm；翅片出风口处折弯0.2mm；高度由减少0.4mm。散热性能提升3%，厚度降低了5.21%。阙翔[41]通过仿真发现翅片的厚度、间距值主要受到出风口风阻压力的设计影
【参考文献】：
期刊论文
[1]定向凝固多孔铜微通道热沉散热性能的优化研究[J]. 贾星光,尤俊华,曲迎东,刘源. 铸造技术. 2018(10)
[2]某型号笔记本计算机散热分析[J]. 宋印东,姚寿广,陈静. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2012(04)
硕士论文
[1]具有复合沟槽毛细结构的微热管激光刻蚀工艺与传热性能研究[D]. 杨旸.广东工业大学 2018
[2]笔记本散热器的翅片形状对散热的影响[D]. 侍书成.苏州大学 2017
[3]水冷型热管散热系统在数据中心的应用研究[D]. 杜雪涛.华南理工大学 2016
[4]铜超亲水复合吸液芯制造及其润湿和毛细性能研究[D]. 刘侨鹏.华南理工大学 2016
[5]笔记本电脑散热系统优化研究[D]. 李军.东南大学 2016
[6]水冷型热管散热器在服务器中的应用研究及性能优化[D]. 王玉珏.华南理工大学 2015
[7]便携式计算机散热系统研究[D]. 阙翔.苏州大学 2014
[8]笔记本电脑散热器翅片及结构件设计优化[D]. 沈喜源.上海交通大学 2014
[9]CPU水冷热沉流动和换热性能研究[D]. 李向红.华北电力大学 2014
[10]微机CPU芯片液冷材料与冷却效果分析[D]. 石育佳.陕西科技大学 2013
本文编号：3544981
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