高均一性サーマルプレートに関する体系的な設計とテスト

チップと電子コンポーネント技術の急速な反復とパフォーマンスにより、重要なコンポーネントの能力は大幅に増加しました。一般に、RF トランジスタや MMIC チップなど、放熱能力に余裕のあるパワーデバイスの放熱面積は、放熱基板の放熱面積に比べて非常に小さくなります。この温度制御は高い熱流密度の特性を示します。この問題に関しては、従来の温度制御方法を適用するのは困難です。

高熱密度の問題の本質は、狭い領域で熱が発生し続けることです。狭い空間における従来の温度制御方法の熱排出率は、熱源の加熱率に比べて大幅に低くなります。狭い領域に熱が蓄積すると、室内の温度が短時間で急激に上昇します。アベレージテクノロジーは、ベイパーチャンバーの開発をもとに開発されたカロリー分散技術の一種です。高密度の熱流を迅速に拡散し、局所的な熱密度を効果的に低減できます。平均の構造と動作原理 サーマルプレート その設計には主に構造シェル、毛細管システム、作動媒体が含まれています。

平均的な調査 サーマルプレート 主に水、アセトン、エタノールなどの低飽和気圧の中温スケールに集中しています。使用温度範囲、媒体の熱伝達効率、シェルと媒体の適合性、非凝縮ガス感度の制限により、これらの平均値は サーマルプレート高熱流密度の温度制御の分野に適用することは困難です。

この記事では、真空キャビティの原理に基づくアルミニウムの組み合わせを使用して、宇宙環境に適用できるタイプの耐熱プレートを開発します。これは、高熱流密度の温度制御の問題に対して、信頼性が高く効率的な受動的温度制御ソリューションを提供します。

高圧の高電圧持続時間の研究開発

従来の平均 サーマルプレート 低飽和の空気圧媒体を使用します。キャビティのエッジは一般に、少数の支持柱で内部キャビティを支持します。従来の平均的な全体サイズ サーマルプレート （通常100mm×100mm以下）かつ内部媒体流路が短い。それは主に吸引流体コアとしての焼結ヘアコアです。低圧媒体と比較して、アンモニアの飽和圧力ははるかに高くなります。60℃では、アンモニアの飽和圧力は水の飽和圧力の130倍以上になります。したがって、計画の平均温度の設計には適切な圧力が必要です。モデルの用途を考慮して、この記事で開発した平均温度ボードは 200 mm × 200 mm です。

この記事では、ワークベンチ プラットフォームに基づいて、有限要素解析テクノロジを使用して、さまざまな構造とパラメーターのモデルをシミュレートします。解析では、適応性に優れた非構造格子離散モデルを使用します。全体は多点支持構造となっており、加圧後の最大可変体積は0.1mm以内に制御されています。シミュレーションでは、さまざまな支柱の形状、サイズ、支柱の分布、スロット レーンの弱化の影響を分析します。構造強度、熱拡散性、変形などの指標を満足しつつ、支柱の本数、支柱の体積、全体の重量と厚みを設計することを目指しています。解析の結果、円形支柱の最大応力は角形支柱に比べて大幅に低減されていることがわかりました。4 週間ベゼルのサイズは最大応力と歪みにさらに大きな影響を及ぼし、フレームの厚さは支柱の直径の約 1.5 倍でなければなりません。スロットにより局所的な圧力が高まる可能性があるため、スロットの形状、サイズ、密度に応じて基板の厚さを調整する必要があります。

一方、平均 サーマルプレート 構造は機械的性能の要件を満たしているだけでなく、熱的性能の要件も満たしている必要があります。この記事では平均を分析します サーマルプレート 図に示すように、FLOEFD プラットフォームと経験式に基づいた温度分布と熱抵抗 2. 分析によると、コンポーネントの熱抵抗 (R0)、要素間の熱抵抗 (R1) と平均値 サーマルプレート、シェル熱抵抗 (R2)、および中間体の内部温度サーマルプレート と熱抵抗（R3）は熱であり、中間の過程で一次熱抵抗に広がる自己発熱素子です。 サーマルプレート。R0 と R1 は、高温になったコンポーネントの温度に対する主な熱抵抗です。R2 と R3 は中間体の平均温度に影響を与える直接熱抵抗です。 サーマルプレート.

2. 高圧平均の性能試験 サーマルプレート

平均的な性能試験制度 サーマルプレート 主に恒温水タンク、アルミニウムアンモニア熱管、高温加熱タブレット、高出力電源、データコレクターなどで構成されています。 サーマルプレート 寸法は200mm×200mmで、耐圧性能は5.6mPa以上です。高温発熱シートが生み出す高密度の熱流が一般家庭にまで広がりました。 サーマルプレート 従来の密度で開発されました。次に、アンモニアを従来のアルミニウム製サーマルチューブからコールドボードに送ります。このプロセスは、高密度の熱監視制御の問題を解決するための受動的温度制御方法の使用を反映しています。発熱体の燃焼や破壊を避けるために、高温加熱フィルムは高出力の発熱体をシミュレートし、コールド プレートは空間の熱シンクをシミュレートします。高温加熱タブレット間の充填界面材料、平均サーマルプレートs、アルミニウムアンモニアヒートパイプ、コールドディッシュにより接触熱抵抗が低減されます。アルミアンモニアの仕様は角型37.4×19.1二穴保温管です。理論上の最大熱伝達能力は1100Wに達します。

熱源は平均点の隅に配置されています サーマルプレート テスト中。理論的には、平均値の最も不利な位置があります。 サーマルプレート 熱伝達能力。熱源が他の領域にある場合、その平均温度はより適切になるはずです。試験片表面の測定点の分布を図3に示します。平均値の上辺と下辺は サーマルプレート 試験部品には温度測定点が配置されています。テストプロセスでは、加熱出力を徐々に向上させる方法を使用して、さまざまな熱密度の下で平均的なテスト部品の熱拡散性能をテストします。異なる熱密度と表面の間の加熱能力と表面温度の差 サーマルプレート 以下の表に示します。

加熱出力と熱密度が増加すると、表面温度、熱源温度、および平均の表面温度差が増加します。 サーマルプレート 増加。熱密度が 34.3 W/CM2 の場合、加熱出力は 107.7 W で、熱試験部品間の最大温度差はわずか 0.25 °C です。 熱流密度が 34.3 W/CM2 を超えると、熱流密度が提供する最大熱密度を超えます。このテストのテスト熱源、平均 サーマルプレート 全体として適切な平均温度を維持することができます。温度差は1℃を超えず、しっかりとした熱拡散効果を発揮します。熱源の加熱能力によって制限されるため、平均温度ボード試験によって開発される極端な熱拡散能力を測定することはできません。衛星モデルの重要な機器やコンポーネントの極端な熱密度に関しては、このテストの熱密度範囲は、ほとんどの衛星モデルおよび機能の熱密度範囲をカバーできるはずです。従来のアルミニウム製アンモニア熱管の最大許容熱流密度は約 3 W/CM2 であるため、平均的な熱流密度の開発は サーマルプレート 中間体の影響に対する耐性 サーマルプレート 従来のサーマルチューブの20倍以上の許容熱流密度を持っています。

テストプロセス中に、高温加熱シートによって発生した高密度の熱熱は平均温度を通過しました。 サーマルプレート アルミニウムアンモニアサーマルチューブをコールドプレートに接続し、受動的温度制御方法を使用して高熱密度温度制御の問題を解決するという問題を実現しました。

熱応答試験は平均的に実施されました。 サーマルプレート 熱源の応答性と中間体の各測定点の開口状況をテストします。 サーマルプレート。試験は試験システム内で実施され、熱源と測定点の配置は熱密度試験と同じです。テストプロセスでは、熱源の電源を入れ、電源を投入し、熱源の電力を継続的に調整することで、熱源をシミュレートできます。熱流密度の範囲は (0.5 ～ 45) CM2付き。

平均的な表面温度 サーマルプレート 加熱シートの表面温度は、熱源の電力とほぼ同期した熱応答効果を持ちます。サーモスタットの熱源の温度に対するサーモスタットの表面温度の応答性は8℃以下です。基板内部の媒体は猛烈な熱伝達速度を持っており、高効率な熱拡散機能を発揮します。

熱応答プロセス中に、平均温度と表面温度の差が サーマルプレート テスト中は 1 °C 以内に保たれます。開発された中間体が サーマルプレート 条件の変化や過渡熱伝達の過程でも適切な平均温度を保ちます。

3. 性能比較

国内外のエンジニアリングサンプル機や類似製品をワーク品質、シェル材質、スペース適合性、平均温度などからまとめています。開発された平均 サーマルプレート エンジニアリングサンプルマシンは、空間適用性、抵抗熱流密度、平均温度、体積熱伝導率、および使用温度範囲に関して、国内外の同様の製品よりも大幅に優れています。

4.要約する

1) 平均的な開発によって開発された開発部分 サーマルプレート 強力な熱拡散性能を持っています。熱密度が 34.3 W/CM2、加熱出力が 107.7 W の場合、温度ボードのテスト部品間の平均温度差はわずか 0.25 °C です。

2) 熱密度が 57.7 W/CM2 に上昇したときの温度差は 0.7 °C 未満です。

3) 試験部品の特性は、熱源電力の変化に対してほぼ同期した応答を示しており、試験部品が優れた熱反応を示していることがわかります。

4) 耐圧性の開発は、高熱密度の問題を解決するための受動的温度制御方法の目標です。