高熱流電子器件陣列冷卻的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著電子計算機(jī)和大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，電子芯片的集成度不斷提高，在體積不斷縮小，功能不斷提高的同時，芯片功耗大和散熱困難的問題也凸現(xiàn)出來。傳統(tǒng)散熱方式在面對目前一些熱流密度較高的電子設(shè)備時，往往已經(jīng)無能為力了，因此散熱問題已經(jīng)成為了限制電子芯片技術(shù)發(fā)展的一個主要瓶頸。以往提高電子冷卻系統(tǒng)能力的主要方式主要有提高介質(zhì)流速，優(yōu)化換熱表面結(jié)構(gòu)等。但隨著流速的增加，其阻力增大，而穩(wěn)定性和能效則大大降低；而優(yōu)化換熱表面的方式同樣會增加介質(zhì)流動

2、的阻力，提高換熱系數(shù)的能力有限。而采用微型蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)將冷卻介質(zhì)的溫度降到環(huán)境溫度以下，可以在相同的換熱系數(shù)下帶走更多的熱量，因此逐漸成為目前各國研究電子系統(tǒng)冷卻的焦點；而射流沖擊作為換熱系數(shù)最高的對流換熱方式，在流速比平行流低得多的情況下，可以獲得更高的換熱量，而且由于目前電子系統(tǒng)中高熱流芯片以點狀陣列形式出現(xiàn)，其在駐點處換熱系數(shù)最高的特點特別適用于這種散熱問題。本文根據(jù)這些特點，提出了蒸汽壓縮式制冷冷源與射流沖擊冷板相互結(jié)合的

3、電子系統(tǒng)冷卻方案。 本課題采用蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)作為系統(tǒng)的冷源，主要研究了本實驗室研制的微型單螺桿壓縮機(jī)用于電子系統(tǒng)冷卻方面的性能及潛力。以這種微型單螺桿壓縮機(jī)為核心部件，搭建了一套試驗及測試平臺，并通過這一實驗平臺，全面測試了目前世界上最小的微型單螺桿制冷壓縮機(jī)。通過實驗初步了解了這種壓縮機(jī)的各項性能及指標(biāo)，包括制冷量、電機(jī)功率、制冷系數(shù)(COP)等，并摸清了微型單螺桿壓縮機(jī)在系統(tǒng)運行中的一些規(guī)律和特點。在試驗進(jìn)行的初期，排氣

4、溫度上升過快，壓縮機(jī)機(jī)體溫度過高，超過安全溫度的問題一直困擾著實驗的正常進(jìn)行，通過嘗試2種不同的噴液冷卻方式，最終利用直接將一部分冷凝器后液體引入壓縮機(jī)回氣管道的方式解決了這一問題，使試驗得以順利進(jìn)行。研究了冷凝溫度、電機(jī)頻率、充注量等對系統(tǒng)的影響。為壓縮機(jī)的深化設(shè)計和加工提出了一些有價值的試驗結(jié)果，為進(jìn)一步提高這種特殊的壓縮機(jī)的穩(wěn)定性，能效比等提出了一些很有價值的數(shù)據(jù)和資料。 本文中基于浸沒射流沖擊的高性能液冷冷板是根據(jù)實際工