【产品】均热板具有优秀的抗冻性和抗融性，能够为军事设备提供稳定的热管理服务

时间： 2020-01-21 来源：爱美达

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在当今小型但大功率的电子设备中，使用均热板是管理热量的有效方法，有效的冷却有助于确保较长的组件寿命和可靠性。

想象一下，我们的武装部队在沙漠中使用的大功率雷达系统。这些组件的设计是为了实现最高的性能，但是为了节省空间和重量而设计得非常紧凑。对于像这样的关键任务型设备来说，是不可以失败的，因为数以百计的士兵指望着军事设备成为他们耳目。这些电子设备必须通过可靠而紧凑的系统进行冷却，以保证即使在最恶劣的环境中也能正常工作。

对一个连接到100w电源及其低剖面铝制散热器的电子元件进行CFD模拟，从截面图上显示了高温梯度。与直接在组件上的热点相比，外部散热片较冷。

Thermacore的Therma-Base均热板用作散热器的基座，以减轻固体散热器构造中发现的扩展阻力，从而可以降低器件温度并提高组件可靠性。

随着电子设备变得越来越小，功能越来越强大，有效的冷却变得非常具有挑战性，对于组件的寿命和散热至关重要。附在发热元件上的气冷散热器必须具有适当的表面积和气流以散热。然而，对于大功率电子元件等高集中热源，单靠表面积是不够的。随着电子元件尺寸的减小和散热片基底面积的增大，散热片基底处往往存在较大的散热损失。当热量传播到散热器的末端时，离热源最远热片将失效，因此，无论散热器变多大，热性能都将变得恒定且失效。

为了展示这一扩散现象，对典型的高通量电子元件及其散热片进行了CFD(计算流体动力学)模拟。在这个例子中，大小为6英寸×6英寸×1英寸具有标准挤压节距的薄型铝制散热器用于冷却电气组件（0.5英寸×0.5英寸的源功率为100 W或62 W / cm²）。如图所示，截面图中高温梯度明显。与直接在电气组件上方的热点相比，朝向外部边缘的散热片其温度非常低。该散热片具有300 LFM（每分钟线性英尺）的气流，其性能为0.46°C / W，这是从环境温度上升到组件上最热点的总功率耗散。

现在的挑战变成了如何在不改变现有几何形状的情况下，通过散热器底部有效地散热。面对这一挑战，设计人员可以保持相同的形状因素或原始封装的大小，而无需对组件外壳进行冗长而昂贵的重新设计。为了降低这种高热阻，散热片金属底座需要用一种超导材料代替。在这个例子中，均热板可以作为更有效地在基底中传播热量的介质。

均热板的优点

均热板本质上是平面热管，利用蒸发和冷凝原理产生一个非常高的导热面。均温板基本上是带有内部细芯和工作流体的真空容器。在不使用移动部件的情况下，细芯有助于将工作流体输送回蒸发器表面。一旦液体蒸发，它就会进入冷却室的较冷部分，在细芯中冷凝，如此循环往复。蒸汽腔可以有许多不同的外壳材料和工作流体。这些材料的选择主要取决于冷却系统的工作温度。电子冷却领域最常见的组合是铜和水，因为它的工作温度在10到250℃之间，但其他液体和材料可以用于极端温度范围。
在相同平面配置下，均热板的体积电导率的测量值是铜的电导率的30倍以上，是热解石墨和金刚石的电导率的10倍以上。另外，均温板可以结合到现有的挤压件中或用作底座本身，在这种情况下，散热片可以直接焊接到它上面的。蒸气室的大小范围可以从1英寸×1英寸到13英寸×20英寸，标准厚度范围可从3到9毫米，以便可以轻松插入现有底座中。在当今的电子冷却市场中，均热板用于各种应用。军方在冷却雷达TWT（行波管），IGBT（绝缘栅双极晶体管）和其他高通量电子设备中使用这些高导电率的散热器。医疗行业使用它们均匀地加热血液。中高端计算机服务器中的大量散热器使用均热板技术来管理来自高通量，高计算能力的CPU的热量，这些CPU决定了系统的速度和性能。

该散热器与之前显示的散热器相同，但其底座上集成了一个均热板。热量在散热器上的扩散更均匀，使整体热阻降低了37％。

为了说明均热板可以为全金属散热器提供的热性能改善，请检查前面描述的相同散热器，但是将均热板集成到散热器底座中。如图所示，热量在整个散热器上的分布更加均匀，导致整体热阻下降了37％。此处显示的带有嵌入式均热板的散热器和所有参数保持恒定，其热阻仅为0.29°C / Watt。

如图所示，均热板的强化性能显著提高了全金属散热器的热性能。改进的热性能使电子元件设计人员可以轻松地管理现有架构中增加的元件频率速度和功率，同时允许在更紧凑的空间中为新设计提供更多的计算或传输功率。例如，如果给定系统中的电子元件在100W时达到其最大结温，则蒸汽室可以在不改变结温的情况下将耗散功率增加到130W。这对于高功率MOSFETS、RF发射机和密集封装的CPU来说是一个很大的优势。

与常规的散热器相比，均热板也具有足够的抗冻性和抗融性，能够承受军事活动中冲击和振动，但一定要在规范中考虑这些变量。在为给定应用量身定制蒸气室的内部结构时，要考虑到工作温度，重力方向和动力传输的长度等所有因素。虽然常规的散热器可能适用于低功率、大热源的应用，但系统的性能受到热通量、总功率、空间和质量等热机械约束的限制。相比之下，均热板提供了在同一空间获得更高水平的速度和功率的能力。

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