Un diseño y prueba sistemáticos sobre la placa térmica de alta uniformidad

Con la rápida iteración y el rendimiento de la tecnología de chips y componentes electrónicos, la potencia de los componentes críticos ha aumentado significativamente. En términos generales, una fuente de dispositivos de energía con amplio poder de disipación de calor, como un transistor de RF y un chip MMIC, tiene un área de disipación de calor mucho más pequeña que el área de disipación de calor del sustrato de disipación de calor. Este control de temperatura muestra las características de alta densidad de flujo térmico. Respecto a esta cuestión, los métodos convencionales de control de temperatura son difíciles de aplicar.

La esencia del problema de la alta densidad térmica es que se sigue generando calor en un área pequeña. La tasa de descarga de calor de los métodos convencionales de control de temperatura en espacios pequeños es mucho menor que la tasa de calentamiento de la fuente de calor. La acumulación de calor en áreas pequeñas ha provocado un fuerte aumento de temperatura en la habitación en poco tiempo. La tecnología promedio es un tipo de tecnología de dispersión de calorías desarrollada a partir del desarrollo de la Cámara de Vapor. Puede difundir rápidamente el flujo de calor de alta densidad y reducir eficazmente la densidad térmica local. La estructura y el principio de funcionamiento de una placa térmica promedio se muestran en la Figura 1. Su diseño incluye principalmente carcasas estructurales, un sistema capilar y un medio de trabajo.

La investigación sobre la promedio placa térmica se concentra principalmente en la escala de temperatura media de baja presión de aire saturado, como agua, acetona y etanol. Debido a la limitación del rango de temperatura de trabajo, la eficiencia de transmisión térmica media, la compatibilidad de la carcasa y el medio, y la sensibilidad al gas no condensado, estas placas térmicas promedio son difíciles de aplicar en el campo del control de temperatura de alta densidad de flujo térmico.

Este artículo utiliza una combinación de aluminio basada en el principio de la cavidad de vacío para desarrollar un tipo de placa resistente a la temperatura que se puede aplicar al entorno espacial, lo que proporciona una solución de control de temperatura pasiva confiable y eficiente para el problema de control de temperatura de alta densidad de flujo de calor.

Investigación y desarrollo de la duración de alto voltaje de alta presión.

La promedio convencional placa térmica utiliza un medio neumático poco saturado. El borde de una cavidad generalmente soporta la cavidad interna con un pequeño número de pilares de soporte. El tamaño total de la promedio convencional placa térmica (generalmente no mayor a 100 mm × 100 mm) y el recorrido interno del flujo del medio es corto. Se trata principalmente de un núcleo de pelo sinterizado como núcleo de fluido de aspiración. En comparación con los medios de baja presión, la presión de saturación del amoníaco es mucho mayor. A 60 °C, la presión de saturación del amoníaco es más de 130 veces la presión de saturación del agua. Por tanto, el diseño de la temperatura media del plan debe tener buena presión. Considerando la aplicación del modelo, la temperatura promedio del tablero desarrollado en este artículo es de 200 mm × 200 mm.

Basado en la plataforma del banco de trabajo, este artículo utiliza tecnología de análisis de elementos finitos para simular modelos de diferentes estructuras y parámetros. El análisis utiliza un modelo discreto de cuadrícula no estructural con buena adaptabilidad. La estructura de soporte multipunto es general y el volumen variable máximo después de la presión se controla dentro de 0,1 mm. La simulación analiza los efectos de diferentes formas y tamaños de pilares de soporte, distribución de pilares de soporte y debilitamiento de los carriles de tragamonedas. El diseño tiene como objetivo cumplir con el número de pilares de soporte, el volumen del poste de soporte y el peso y espesor total, al tiempo que satisface indicadores como la resistencia estructural, la capacidad de difusión térmica y la deformación. Los resultados del análisis encontraron que la tensión máxima de la columna de soporte circular se redujo significativamente en comparación con la del pilar de soporte cuadrado. El tamaño del bisel de cuatro semanas tiene un impacto más significativo en la tensión y la tensión máximas, y el grosor del marco debe ser aproximadamente 1,5 veces el diámetro del pilar de soporte. La ranura puede aumentar la presión local y el grosor del sustrato debe ajustarse de acuerdo con la forma, el tamaño y la densidad de la ranura.

Si bien la estructura promedio de una placa térmica cumple con los requisitos de rendimiento mecánico, también debe cumplir con los requisitos de rendimiento térmico. Este artículo analiza la distribución de temperatura promedio de la placa térmica y la resistencia térmica según la plataforma FLOEFD y la fórmula empírica, como se muestra en la Figura 2. Según el análisis, la resistencia térmica (R0) del componente, la resistencia térmica (R1) entre el elemento y la placa térmica promedio , la resistencia térmica al calor de la carcasa (R2) y la temperatura interna de la placa térmica intermedia y la resistencia al calor (R3) son elementos autocalentadores de calor que se propagan a la resistencia térmica primaria en el proceso de la placa térmica intermedia . R0 y R1 son la principal resistencia térmica a la temperatura de componentes elevados. R2 y R3 son la resistencia térmica inmediata que incide en la temperatura media de la Placa Térmica intermedia.

2. Prueba de rendimiento de promedio de alta presión la placa térmica

El sistema de prueba de rendimiento de la placa térmica promedio se compone principalmente de un tanque de agua a temperatura constante, un tubo térmico de aluminio y amoníaco, tabletas calefactoras de alta temperatura, fuente de alimentación de alta potencia, recolectores de datos, etc. El tamaño de la placa térmica promedio es de 200 mm × 200 mm y la capacidad de resistencia a la presión es mejor que 5,6 mPa. El flujo de calor de alta densidad generado por las láminas calefactoras de alta temperatura se ha extendido a través de la placa térmica general desarrollada por una densidad convencional. Luego transmítalo desde el tradicional amoniaco del tubo térmico de aluminio a la placa fría. Este proceso refleja el uso de métodos pasivos de control de temperatura para resolver el problema del control termoscópico de alta densidad. Para evitar quemar y destruir los elementos calefactores, las películas calefactoras de alta temperatura simulan elementos calefactores de alta potencia y la placa fría simula el hundimiento del calor espacial. El material de interfaz de relleno entre las tabletas calefactoras de alta temperatura, las placas térmicas promedio , los tubos de calor de aluminio y amoníaco y los platos fríos reduce la resistencia térmica de contacto. Las especificaciones del amoníaco de aluminio son tubos térmicos rectangulares de doble orificio de 37,4 × 19,1. La capacidad máxima de transferencia de calor en teoría alcanza los 1100 W.

La fuente térmica se coloca en la esquina de la Placa Térmica promedio durante la prueba. Teóricamente, existe la posición más desfavorable de la capacidad promedio de transferencia de calor de las placas térmicas . La fuente térmica debería tener una temperatura promedio mejor cuando se encuentra en otras zonas. La distribución del punto de medición en la superficie de la pieza de prueba se muestra en la Figura 3. Los lados superior e inferior de las piezas de prueba de placa térmica promedio están dispuestos con puntos de medición de temperatura. El proceso de prueba utiliza el método de mejorar gradualmente la potencia de calentamiento para probar el rendimiento de difusión térmica de las piezas de prueba promedio bajo diferentes densidades térmicas. La potencia de calentamiento y la diferencia de temperatura de la superficie entre las diferentes densidades térmicas y la placa térmica de la superficie se muestran en la siguiente tabla.

A medida que aumentan la potencia de calentamiento y la densidad térmica, la temperatura de la superficie, la temperatura de la fuente térmica y la diferencia de temperatura de la superficie de la aumentan Cuando la densidad térmica es de 34,3 W/CM2, la potencia de calentamiento es de 107,7 W y la diferencia de temperatura máxima entre las piezas de prueba térmica es de solo 0,25 °C. Cuando la densidad del flujo de calor excede los 34,3 W/CM2 de la densidad térmica máxima proporcionada por la fuente térmica de prueba de esta prueba, la placa térmica promedio. placa térmica promedio puede mantener una temperatura promedio adecuada en su conjunto. La diferencia de temperatura no supera 1 ° C, lo que muestra un efecto de difusión de calor sólido. Limitada por la capacidad de calefacción de la fuente de calefacción, la capacidad extrema de difusión térmica desarrollada por las pruebas de la placa de temperatura promedio no se puede medir. En cuanto a la densidad térmica extrema de equipos y componentes cruciales de los modelos de satélites, el rango de densidad térmica de esta prueba debería poder cubrir el rango de densidad térmica de la mayoría de los modelos y características de satélites. La densidad de flujo de calor de tolerancia máxima de los tubos térmicos de aluminio y amoníaco convencionales es de aproximadamente 3 W/CM2, por lo que el desarrollo de la tolerancia promedio de la placa térmica al efecto de la placa térmica intermedia es más de 20 veces mayor que la densidad de flujo de calor de tolerancia del tubo térmico convencional.

Durante el proceso de prueba, el calor térmico de alta densidad generado por las láminas calefactoras de alta temperatura pasó a través de la placa térmica promedio y el tubo térmico de amoníaco de aluminio hasta la placa fría, dándose cuenta del problema de utilizar métodos pasivos de control de temperatura para resolver el problema del control de temperatura de alta densidad térmica.

La prueba de respuesta térmica se realizó sobre la Placa Térmica promedio para probar la respuesta de la fuente de calor y la situación de apertura de cada punto de medición de la Placa Térmica intermedia . La prueba se lleva a cabo en el sistema de prueba, y la fuente de calor y la disposición del punto de medición son las mismas que en la prueba de densidad térmica. El proceso de prueba puede simular la fuente de calor encendiéndola, encendiendo la fuente de alimentación y ajustando continuamente la potencia de la fuente de calor. El rango de densidad del flujo térmico es (0,5 ～ 45) W/CM2.

La temperatura de la superficie de la placa térmica promedio y la temperatura de la superficie de la lámina calefactora tienen efectos de respuesta térmica casi sincronizados con la potencia de la fuente de calor. La respuesta de la temperatura de la fuente térmica del termostato a la temperatura de la superficie del termostato no es más de 8 S. El medio interno de la placa tiene una velocidad vertiginosa de transferencia de calor, por lo que muestra una función de difusión térmica de alta eficiencia.

Durante el proceso de respuesta al calor, la diferencia de temperatura de la superficie entre la placa térmica promedio se mantiene dentro de 1 °C durante toda la prueba. Se puede observar que la placa térmica intermedia desarrollada todavía tiene una temperatura promedio adecuada en el proceso de condiciones cambiantes o transferencia de calor transitoria.

3. Desempeño comparativo

Estoy resumiendo las máquinas de muestra de ingeniería y productos similares en el país y en el extranjero desde la calidad del trabajo, los materiales de la carcasa, la aplicabilidad del espacio y la temperatura promedio. La máquina de muestra de ingeniería promedio desarrollada de placas térmicas es significativamente mejor que productos similares en el país y en el extranjero en cuanto a aplicabilidad espacial, densidad del flujo de calor de resistencia, temperatura promedio, conductividad térmica volumétrica y rango de uso de temperatura.

4. Resumir

1) Las piezas de desarrollo desarrolladas mediante el desarrollo de la placa térmica promedio tienen un fuerte rendimiento de difusión de calor. Cuando la densidad térmica es de 34,3 W/CM2 y la potencia de calentamiento es de 107,7 W, la diferencia de temperatura promedio entre las piezas de prueba del tablero de temperatura es de solo 0,25 °C.

2) La diferencia de temperatura es inferior a 0,7 °C cuando la densidad térmica aumenta a 57,7 W/CM2.

3) Las características de las piezas de prueba tienen respuestas casi sincronizadas al cambio de potencia de la fuente de calor, lo que indica que las piezas de prueba tienen una excelente reacción térmica.

4) El desarrollo de la resistencia a la presión es el objetivo de los métodos pasivos de control de temperatura para resolver el problema de la alta densidad térmica.