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技術(shù)文章
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均熱板在軍用大功率數(shù)據(jù)處理板中的應(yīng)用研究
隨著設(shè)備數(shù)據(jù)處理量的增長，對(duì)數(shù)據(jù)處理板的處理速度需求也越來越高。因此，數(shù)據(jù)處理板中的CPU器件功率在不斷攀升。另外，幾乎所有設(shè)備都有小型化和輕量化的要求，導(dǎo)致設(shè)備的功率密度不斷增加，熱設(shè)計(jì)技術(shù)在當(dāng)前抗惡劣環(huán)境計(jì)算機(jī)行業(yè)遇到前所未有的挑戰(zhàn)。
熱設(shè)計(jì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性影響巨大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，55%以上的電子設(shè)備故障與散熱相關(guān)[1]。研究表明，電子器件的故障隨元件溫度的升高呈指數(shù)關(guān)系增加[2]，器件工作溫度每升高10℃，失效率增加一倍，被稱為10℃法則。因此，在設(shè)備的熱設(shè)計(jì)中，即使是降低1℃，對(duì)設(shè)備的失效率降低也是一可觀的量值，這對(duì)于軍用抗惡劣環(huán)境計(jì)算機(jī)尤為重要。
熱設(shè)計(jì)對(duì)電子設(shè)備的性能也影響巨大，一般地，模擬電路器件工作性能隨著工作溫度升高，性能急劇下降。囿于散熱技術(shù)的限制，許多設(shè)備工作功率受到限制。
蒸汽腔均熱板（VaporChamber Heat Spreader）是當(dāng)前高功率密度器件散熱解決方案的重要方向，其原理結(jié)構(gòu)在上世紀(jì)即已開始研究，但工程化應(yīng)用較少，尤其在軍用電子設(shè)備中的應(yīng)用尚剛剛啟動(dòng)。均熱板在2個(gè)方向均具有超強(qiáng)的傳熱性能，可以有效降低板內(nèi)擴(kuò)展熱阻以及板與末端冷板或散熱器間的接觸熱阻。均熱板結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由密封容器腔、支撐柱、毛細(xì)結(jié)構(gòu)及工作流體組成。腔體通過充填工作流體并抽真空的方式給予腔體內(nèi)一低壓真空環(huán)境后進(jìn)行密封，其中腔體受熱部分稱為蒸發(fā)區(qū)，與熱沉進(jìn)行熱交換部分稱為冷凝區(qū)。工作流體蒸發(fā)區(qū)吸收熱量汽化并迅速擴(kuò)張至整個(gè)腔體，在冷凝區(qū)放出熱量冷凝成液態(tài)，液態(tài)工質(zhì)通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)返回蒸發(fā)區(qū)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳遞。
