超薄微热管的研究现状及发展趋势

快速增加的系统发热已经成为当代先进微电子芯片系统研发和应用中的一项重大技术挑战。热管以其高导热率、高冷却能力、高稳定性和长寿命等优点在高热流密度元件的散热技术领域得到广泛应用。但是,随着电子产品不断朝着高性能化与轻薄化的方向发展,传统圆柱型微热管或普通压扁型热管已难以应用于紧凑、轻薄型的电子设备散热,体积更小、质量更轻、厚度更薄的超薄微热管已成为目前热管技术的重要发展方向和研究热点。详细介绍了超薄微热管的类型及应用,重点综述了目前国内外关于超薄微热管在成形工艺及吸液芯结构等方面的研究进展情况,分析讨论了其在电子器件散热中的发展所存在的问题,并进行科学预测与展望。     

微热管烧结芯制造工艺及其传热性能研究

文章探讨了微热管内表面烧结芯毛细结构的制造工艺,主要解决了烧结时芯棒固定和抽出及烧结铜粉颗粒的填入两大问题,并对烧结芯铜管/烧结芯微热管与普通铜管传热性能进行了比较实验,结果表明,采用改进的方案可大大提高生产效率,得到的烧结铜粉层已基本形成了均匀且界面分开的组织.相对于普通铜管来说,无论是在升温过程还是在降温过程,烧结芯热管具有良好的传热能力.     

微热管的灌注抽真空制造技术

微热管是高热流密度光电芯片领域广泛应用的高效热传导元件,抽真空和灌注是其性能的重要影响工序。通过分析目前微热管制造工艺中常用的抽真空灌注技术,提出灌注抽真空微热管制造技术;分析该技术的工作原理和二次除气理论,建立工质额外充液量、微热管工作死区、二次除气集气段长度等数学模型;对比分析抽真空灌注与灌注抽真空两种制造技术的特点;搭建微热管性能测试平台,对采用灌注抽真空技术制造的铜—水沟槽式微热管进行性能测试;对比研究引入额外充液量前后,灌注抽真空技术制造的微热管传热性能的差异,发现引入额外充液量后,微热管性能提高了12倍。试验结果表明灌注抽真空技术可以很好地满足微热管的制造需求。     

微热管红外测温系统的设计

根据集成发光二极管(LED)的微热管尺寸小、温升快、温度梯度变化剧烈等特点,搭建了非接触式红外测温系统,以实现对其不同特征区域的温度测量。对该系统的信号采集与转换、误差分析与补偿、测温特性指标、以及微热管的热性能进行了研究。该系统通过LabVIEW编程软件实现红外传感器的电信号采集与温度转换;将不同温度的加热块作为等温体参考,对比热电偶与红外测温结果完成静态和动态测温特性分析,进而通过环境温度补偿方法修正LED辐射热引起的传感器漂移误差;最后基于线性拟合法完成传感器的校准。利用该测试系统在不同热负载下测试了微热管的热性能。结果显示:测温系统的准确度、重复性及线性度分别为1.2~1.5℃、1%和0.2%;时间常数T和响应时间t0.05分别约为15ms和30ms。该红外非接触测温系统能够减小传感元件对被测温度场的影响,具有测温精度高和热惰性小的特点,为微热管热性能评估提供了新的测量方法。     

螺旋槽管及其滚轧加工

本文简介一种新的换热管型——螺旋槽管,并提出了一种轧头,可以简便地在普通车床上滚轧出这种管型。     

MEMS工艺微热管传热性能的定量分析

介绍了一种基于硅体加工技术以及阳极键合技术的微热管阵列.通过两种传热模型对微热管的性能进行了分析.利用传统热管理论及经典传热理论对传热性能进行定量计算,将传热过程逐步分解并建立传热模型,对热管热阻进行估算.这种较简易的分析模型可为热管设计提供初步的参考结果.再利用有限元法以同样的参数来模拟热管传热过程以得到更加精确的热阻及热场分布结果,采用Ansys软件来进行有限元的分析.     

微热管绕弯工艺褶皱缺陷的实验研究

为研究微热管弯曲过程中褶皱缺陷的变化规律,以制定合理的弯曲工艺方案.采用实验研究的方法,分析了纯滚动式绕弯工艺中各参数对微热管弯曲过程中管壁内侧褶皱的影响规律.实验结果表明:微热管的相对弯曲半径越大、管材的材料热处理温度越低,弯曲时的褶皱越小;随着管径的增大,弯曲后褶皱先变大后减小;随着弯曲角速度的增大、管壁与中心模具间摩擦系数的提高,弯曲后褶皱先变小后变大.且提出一种多道弯曲的工艺,以对弯曲褶皱进行改善.     

微热管内壁非连续微结构微细电解加工法及其实现

针对1μm～1mm的微热管内壁非连续微结构加工困难,加工工艺稳定性和定域性差等问题,提出了一种基于变截面多线螺旋电极微细电解加工微热管内壁非连续微结构的新方法。针对所提出的新方法,研制出了一种微细电解加工机床,通过对其机床本体及结构原理、控制系统、电解液系统三方面的全面设计实现了微热管内壁非连续微结构的电解加工成型。     

微热管内壁微结构电化学加工机床控制系统

内表面具有大量非连续强化传热微结构的微热管,因传热性能突出而成为新型微电子器件散热的关键零件。针对微热管内表面非连续微结构加工中的技术难题,提出基于变截面多线螺旋电极的微细电解加工新方法,并自主研制了一台利用Lab VIEW进行运动控制的微细电解加工机床。介绍了机床的结构、原理、控制系统硬件设计和软件设计。该微细电解加工机床可实现套筒类金属零件的内表面微结构低成本、高效率、高表面质量的电解加工成型。     

模块导热盒微热管安装工艺研究

随着模块集成度越来越高,集成芯片被大量使用,这些芯片功耗高,散热成了决定产品稳定性和运行时间长短的重要因素。在导热盒设计中,微热管散热应用广泛,微热管的安装方式直接影响着产品的质量和生产效率,现通过模块导热盒微热管安装工艺研究,找到了压力机和阴阳互补的支撑模具配合使用的压合方式,满足了生产需求。     

真空度对微热管性能影响的实验研究

采用灌注抽真空微热管制造技术,制备了具有不同真空度的微热管样件组。搭建微热管性能测试平台,对其启动和等温性能进行实验研究。实验结果表明:适当提高启动温度可以使真空度较高的微热管顺利避开声速极限和携带极限,使其成功启动;真空度对微热管启动时间影响不大,启动温度为50℃时,样件组微热管在10s内能成功启动;提高真空度能降低微热管两端温差,优化等温性能;随着蒸发段加热温度的升高,微热管轴向温度分布曲线的转折点向集气段移动。     

基于DSP和虚拟仪器的微热管测控系统设计

针对微热管性能测试系统的实时高速数据采集和控制等要求,利用通用串行总线USB和数字信号处理器DSP技术,再结合LabVlEW虚拟仪器,开发了数据采集控制系统.实验测试表明:该微热管测量控制系统具有测控系统成本低、支持热插拔和容易实现功能扩展等优点,满足了热管测试实时高速数据采集和控制的要求,对数据采集与处理设备在降低成本、实现功能扩展和支持热插拔等方面具有借鉴意义.     

微热再生干燥器及其故障处理

微热再生干燥器的运用能够实现低露点制冷气体的集中提供,对于工业生产具有重要的促进与影响作用。本文分析了微热再生干燥器的组成部分、工作原理以及生产过程中产生的故障,并提出了故障的处理方式。     

微槽道及其在电子器件散热中的应用

介绍了微槽道内流体流动及换热的特点,以及微槽道热沉的结构型式、加工工艺和流体工质。流体在微槽道内流动与换热,具有尺度小、雷诺数低、表面传热系数高和压降大等特点。微槽道可在热导率高的金属材料或半导体材料上成型。同时,还介绍了目前计算机微处理器、大功率电力电子器件和大功率LED常用的散热方案,并探讨了微槽道热沉应用于这些电子器件散热所具有的优点。与目前常用的散热方案相比,微槽道热沉可有效减小散热部件所需的散热空间,满足电子产品持续小型化的要求。在热流密度不断提高,常用散热方案无法满足要求的情况下,微槽道还为电子器件的散热提供了一种可供选择的解决方案。     

管板隔板槽面积计算及其对管板厚度影响

本文介绍了换热器多管程管板三角形排列 ,正方形排列时的隔板槽面积计算 ,并以浮头式换热器为例 ,分析说明多管程管板的隔板槽面积计入与否对管板厚度的影响。     

激光制备微热管传热分析与沸腾实验研究

电子自动化理论研究逐步深入以及电子产品更新速度加快,散热问题日益严峻。为了研究激光制备针翅平板微热管的传热性能,首先采用理论建模确定针翅结构,然后使用MATLAB软件计算出其最优解,再通过激光制备针翅平板结构,最后通过沸腾单因素实验验证其计算出的最优解对针翅平板微热管传热性能的影响,并以温差作为评价针翅平板微热管传热性能指标。结果表明:当针翅结构高为0.3mm,宽为0.2mm,横向间距0.3mm,纵向间距0.3mm时,平板微热管的传热性能最佳。     

微热管高精度测试系统的热源控制与温度采集

为实现微热管传热性能的准确评价,对其传热途径、热源的特性、功率控制等进行研究,建立了实验测试系统。首先,分析LED产热与结温变化规律,选择加热棒和陶瓷加热片作为阻性加热源。然后,利用源表对热源进行PID功率程控。最后,制作并校准特制热电偶,进行温度采集和数据处理。结果表明:加热棒、陶瓷加热片和大功率LED 3种热源的功率误差分别小于2、5、3 m W,特制热电偶误差小于1℃。相比直接通过恒定电压或电流控制功率的方法,PID功率控制方法的稳定性高、误差小;特制热电偶测温精度高、热惰性小。可为微热管的热性能评价提供可靠的测量基础。     

微热管复合沟槽激光刻蚀工艺正交优化试验

针对传统加工方式的不足,提出使用激光刻蚀微热管复合沟槽的方法。基于正交试验方法优化复合沟槽激光刻蚀工艺参数组合,通过极差分析法绘制了各试验因素与各试验指标之间的关系曲线图,得到各试验因素对刻蚀效果的影响程度,并以此为基础优化激光工艺参数,进行微热管复合沟槽激光刻蚀工艺优化研究。试验结果表明:各试验因素对最大毛细压力的影响大小顺序依次为激光重复频率、平均功率、扫描速度、扫描次数。采用优化后的工艺参数进行试验研究,当激光平均功率为20W,重复频率为40kHz,扫描速度为150mm/s,扫描次数为25次时,微热管复合沟槽为液体工质循环提供的最大毛细压力较优,为157282×σPa。     

激光制备针翅微热管与传热实验研究

电子产品快速发展同时导致了热量高等问题,为了延长电子产品使用寿命,研究平板微热管的传热性能是解决该问题的关键。为了研究激光制备针翅平板微热管的传热性能,首先采用理论建模确定针翅最优结构,然后通过激光制备针翅平板微热管,最后通过实验研究倾角、工作液体、充液率以及槽道结构等因素对针翅平板微热管传热性能的影响,并以温差、热阻以及当量导热系数作为评价针翅平板微热管传热性能指标。结果表明:以水为工作液体,倾斜角度为90°,且在充液率为45%时的针翅平板微热管的传热性能最佳。     

转运护理机器人研究进展及其发展趋势

转运护理机器人是协助医护人员完成对卧床病患等行动不便对象进行日常护理的一类机器人,可胜任对患者进行病床、轮椅、手术台之间移动、换乘、转运等劳动强度高、技术含量高的工作。近年来在机器人研究领域一直维持着很高的研究热度,展现出良好的应用前景。介绍了转运护理机器人的研究及应用现状,按应用需求和结构特点分类,对各类转运护理机器人的优缺点及工作过程归纳总结,探讨其涉及的结构设计、转运规划和环境感知、人机交互、控制系统、能源供应等关键技术,梳理当前转运护理机器人存在的问题和潜在的解决方案及今后可能的发展趋势。以期为该类机器人的深入研究提供理论支持和技术指导。