のベーパーチャンバー冷却モジュールは、内壁に微細構造を備えた真空チャンバーで、通常は銅で作られています。 熱が熱源から蒸発領域に伝達されると、ベーパーチャンバーキャビティ内の冷却剤が低真空環境で加熱された後、蒸発し始めます。 このとき熱を吸収して体積が急激に膨張します。 気相冷却媒体は、ベーパーチャンバーのキャビティ全体を急速に満たします。 気相作動媒体が比較的低温の領域に接触すると、凝縮が発生します。 蒸発時に蓄積された熱は凝縮によって放出され、凝縮した冷媒は微細構造の毛細管を通って蒸発熱源に戻ります。 この操作がチャンバー内で繰り返されます。
材質：通常は銅製
構造: 内壁に微細構造を備えた真空チャンバー
主にサーバー、ハイエンドグラフィックスカード、その他の製品に使用されます。
熱抵抗値: 0.25度/W
適用温度: 0度~150度
vc ヒートシンク プレートは通常、少量または急速な熱放散を必要とする電子製品に使用されます。 現在、主にサーバー、ハイエンドグラフィックスカードなどの製品に使用されています。 ヒートパイプの強力な競争相手です。 vc ヒートシンク プレートは、外観が平らなプレートで、上下にカバーがあり、互いに密閉されています。
銅の柱で支えられています。 均質化プレートの上下の銅シートは無酸素銅で作られ、通常は作動流体として純水を使用し、毛細管構造は銅粉末焼結または銅メッシュで作られています。 ベーパーチャンバープレートが平板の特性を維持している限り、形状の輪郭は適用される放熱モジュールの環境に依存し、あまり制限されず、使用時の設置角度にも制限はありません。 実際の応用では、平板上の任意の 2 点で測定される温度差は 10 度未満になる可能性があり、これは熱源へのヒートパイプの熱伝導効果よりも均一であるため、この名前が付けられています。ベーパーチャンバープレート。 一般的な均熱板の熱抵抗は0.25度/Wで、0度～150度で使用されます。
固化には主に 4 つのステップがあります。 ベイパーチャンバーは、微細構造が詰まった容器に純水を注入することによって形成される二相流体デバイスです。 熱は外部の高温領域からの熱伝導によってプレートに入ります。 点熱源の周囲の水は急速に熱を吸収し、蒸気となって大量の熱を奪います。 水蒸気の潜熱を再利用します。 ボード内の蒸気が高圧領域から低圧領域（つまり低温領域）に拡散し、その蒸気が温度の低い内壁に接触すると、水蒸気は急速に凝縮して液体になり、熱エネルギーを放出します。 凝縮水は微細構造の毛細管現象により熱源点に戻り、熱伝達サイクルを完了し、水と蒸気が共存する二相サイクルシステムを形成します。 ベーパーチャンバー内の水のガス化は継続し、チャンバー内の圧力は温度の変化とバランスを保ちます。
水は低温で動作すると熱伝導率が低くなりますが、水の粘度は温度によって変化するため、ベイパーチャンバーは5度や10度でも動作します。 液体の還流は毛細管力の影響を受けるため、ベーパーチャンバーは重力の影響が少なく、アプリケーションシステムの設計スペースを任意の角度で使用できます。 ベイパー チャンバーは、電源や可動コンポーネントを持たない完全に密閉された受動デバイスです。
銅メッシュの拡散接合と複合微細構造
熱伝導チューブとは異なり、ベイパーチャンバーは冷却モジュールすべての微細構造を充填できるように、最初に真空引きしてから純水を注入することによって作成されます。 充填媒体にはメタノール、アルコール、アセトン等を使用せず、脱気した純水を使用するため、環境問題がなく、ベーパーチャンバーの効率と耐久性が向上します。
均質化プレートの微細構造には主に粉末焼結と多層銅メッシュの 2 種類があり、どちらも同じ効果があります。 しかし、粉末焼結微細構造の粉末品質と焼結品質の制御は容易ではありません。一方、多層銅メッシュ微細構造は拡散接合蒸気室の上下に銅シートと銅メッシュが適用され、その開口の一貫性と制御性は困難です。粉末焼結よりも微細構造が優れており、品質がより安定しています。 高い一貫性により液体の流れがよりスムーズになり、微細構造の厚さと蒸気室の厚さを大幅に減らすことができます。
業界では、150W の熱伝達でプレートの厚さは 3.00mm です。 銅粉末焼結微細構造を備えたベーパーチャンバーの品質を制御するのは容易ではないため、通常、熱放散モジュール全体を熱伝導チューブの設計で補う必要があります。
拡散接合による多層銅メッシュの接合強度は母材と同等です。 気密性が高いため、半田付けが不要で、接合時の微細構造の閉塞もありません。 拡散接合で作られたベーパーチャンバーは品質が良く、耐用年数が長くなります。
拡散接合法による加工後に穴が漏れた場合、リワークでの補修も可能です。 多層銅メッシュの拡散接合に加えて、熱源の近くでより小さな口径の銅メッシュを接合するベーパーチャンバー設計により、蒸発エリアの純水が迅速に補充され、ベーパーチャンバー全体の循環がよりスムーズになります。
さらに、微細構造は領域設計にモジュール化されており、複数の熱源の放熱設計に適用できます。 したがって、拡散接合と領域階層設計によって設計されたベーパーチャンバーの単位面積当たりの熱流束が大幅に増加し、熱伝達効果が焼結微細構造均質化プレートの熱伝達効果よりも優れています。
コンピュータにおける温度均一化プレートの応用
ヒートパイプの技術は比較的成熟しており、コストが低いため、ベーパーチャンバーヒートシンクの現在の市場競争力は依然としてヒートパイプより劣っています。
ただし、ベイパーチャンバーの急速な放熱特性により、現在のアプリケーションは、CPU や GPU などの電子製品の消費電力が 80W ～ 100W を超える市場を対象としています。 したがって、ベーパーチャンバーはほとんどがカスタマイズされた製品であり、少量または急速な放熱が必要な電子製品に適しています。 現在、主にサーバー、ハイエンドグラフィックスカードなどの製品に使用されています。 将来的には、高次通信機器や高出力LED照明などの放熱用途にも利用可能です。
ベーパーチャンバーの今後の展開
現在、ベーパーチャンバーの二次元放熱毛細管構造を作製する主な方法には、焼結、銅メッシュ、溝、金属膜などが含まれます。
技術開発に関しては、アルミニウムなどの軽量フィンに匹敵するように、ベーパーチャンバーの熱抵抗をさらに低減し、将来的にその熱伝導効果を高める方法が常に研究者の目標でした。 生産に関しては、生産歩留まりを向上させ、冷却ソリューション全体のコストを削減する方法を見つけることが産業発展の方向性です。
製品の応用面では、ベイパーチャンバーはヒートパイプに比べて熱伝導が一次元から二次元に拡大しました。
将来的には、他の可能な放熱用途を解決するために、ベーパーチャンバーソリューションが次々に開発されています。
結論：
ベイパーチャンバーは一種のフラットヒートパイプで、熱源表面に集まった熱流を素早く伝達し、広範囲の凝縮表面に拡散させることで熱放出を促進し、コンポーネント表面の熱流密度を低減します。 。
ベーパーチャンバーの構造: 完全に閉じられた平らなキャビティは、底板、フレーム、カバープレートで構成されます。 キャビティ内の壁には液体を吸収する毛細管コア構造が装備されています。 キャピラリ コア構造は、金属ワイヤ メッシュ、微細溝、ファイバー ワイヤ、または金属粉末焼結コア、およびいくつかの構造の組み合わせにすることができます。 必要に応じて、チャンバー内に支持構造を設置し、真空吸引による圧力や加熱による変形を克服する必要があります。
ベイパー チャンバーの利点: サイズが小さいため、ヒートシンクをエントリー レベルと同じくらい薄くでき、消費電力が低くなります。 熱伝導が早く、熱がこもりにくい。 形状に制限はなく、角型、丸型など様々な放熱環境に適応します。 開始温度が低い。 高い熱伝達速度。 良好な温度均一化性能。 高出力電力。 製造コストが低い。 長い耐用年数。 軽量。
コンピュータ分野でのベーパーチャンバーの応用：ほとんどのベーパーチャンバーはカスタマイズされた製品であり、少量または急速な放熱を必要とする電子製品に適しています。 現在、主にサーバー、タブレット、ハイエンドグラフィックスカードなどの製品に使用されています。 将来的には、高次通信機器や高出力LED照明などの放熱用途にも利用可能です。
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