CPU集成热管模块散热性能优化研究

发布时间：2021-04-11 08:34

　　随着功率模块集成度的增加,集成模块的冷却效果已经成为其系统的稳定性运行的主要瓶颈。目前学者已经对集成热管模块散热开展了实验以及数值模拟研究。现有的实验研究主要集中在各种不同类型的集成热管模块上。本文对管翅式集成热管模块进行了实验研究和数值模拟,通过实验测定了集成热管模块的散热性能参数,并以实验为依托开展了集成热管模块的数值模拟优化研究,最终提出了一种优化型的集成热管模块模型。本实验分别研究了由2根、4根、6根热管构成的管翅式集成热管散热模块,模块均使用“U”形铜热管与平板铝翅片,翅化比均为13.5左右。通过实验测试得到三种热管模块的蒸发端与冷凝端温度以及热阻特性和热流密度的关系,对比了三种热管集成模块的瞬态热响应特性。实验结果表明,在风速为1.8m/s的工况下,热管模块蒸发端温度达到65℃时,2热管、4热管与6热管模块冷凝端温度均为36℃左右,它们的散热功率分别为80W,120W与240W;它们的热阻分别为0.553 K/W、0.386 K/W与0.192 K/W;三种集成热管模块达到热平衡的时间均为17 min左右。搭建了热管集成模块热性能实验测试平台,建立了三种热管模块的数学模型和... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电子设备失效原因

西安科技大学硕士学位论文2有研究表明[6]，计算机CPU失效的原因主要是温度过热，如图1.1所示。而日益发展的电子工业，必将使计算机CPU的功耗继续增加，如果对CPU芯片的功耗和散热不加以有效控制的话，由过热造成的CPU失效现象也必将更频繁的出现，这给未来CPU的热设计提出了更大的新的挑战。因此，耗能和散热将会成为限制CPU发展的重要因素，冷却技术已经成为其进一步发展的瓶颈，研究和发展高性能高效率的模块已经刻不容缓。1.2研究现状目前对电子元件比较成熟的降温方式主要有以下几种：（1）空气冷却；（2）液体冷却；（3）微通道冷却技术；（4）热管冷却技术。以上这几种冷却技术都是发展比较成熟，也是目前计算机CPU主要使用的传统冷却技术。还有几种近年提出的新型冷却技术，还处于研究阶段，尚未广泛应用于实际生产中。如：（1）半导体冷却技术；（2）激光冷却技术；（3）磁制冷技术；（4）离子风冷却技术；（5）表面材料技术；（6）纳米流体振荡技术等。1.2.1传统冷却技术在环境温度25℃，芯片温度85℃的情况下，几种传统冷却方式的极限传热系数如图1.2所示[7]。图1.2传统冷却技术极限传热系数(1)空气冷却技术空气冷却技术可以分为自然对流冷却和强制对流冷却。自然对流冷却不需要消耗外部能量，由自身的温度分布不均匀引起的空气流动来实现散热的目的。自然对流冷却利用计算机机箱内的间隙空气流动和机壳的热传导、热对

喷淋冷却

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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[4]磁性纳米流体的制备及强化传热性能的研究[D]. 郭守柱.华东师范大学 2010
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本文编号：3130931