新型迷你通道-相变热沉实验研究

电子元件的集成化、微型化等特点加剧了芯片的热问题,基于相变材料的被动式冷却技术已无法满足功率波动的高功率电子设备的需求。本文将相变技术与主动冷却技术相结合,提出了一种用于风冷散热的新型迷你通道-相变热沉结构。该结构改善了相变材料导热性能差的问题,也解决了相变材料熔化后泄漏的问题。通过实验测试了不同热流密度、不同风速对其热控性能的影响,总结了热沉的蓄放热特性,并与未填充相变材料热沉的热控性能进行了对比。实验中热流密度变化范围为1.81~3.47 W/cm^(2),风速变化范围为0~4 m/s。研究表明:热流密度的增大和风速的降低均会导致热沉温控时间的缩短。2 m/s风速足以满足热流密度小于2.91 W/cm^(2)的芯片散热需求,4 m/s风速可以在热流密度为3.47 W/cm^(2)的情况下将热沉底面温度维持在70℃。与未填充相变材料热沉相比,本研究提出的热沉可以起到延长温控时长,降低稳态温度的作用。此外,风扇的开启可以有效缩短热沉的冷却时间,对于间歇性工作的电子设备具有重要的应用意义。研究结果可为迷你通道-相变热沉在实践中的应用提供参考依据。