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1、2004年仪表技术与传感器2004第9期InstrumentTechniqueandSensorNo19基于MEMS技术的新型微冷却方式何叶,李磊民,杨涛(西南科技大学信息与控制工程学院,四川绵阳621010)摘要:针对高功率电子器件散热问题,介绍了国际前沿领域电子设备热控制的技术动态。讨论了基于MEMS技术的微冷却器有体积小,散热面积大,消耗功率低,批量制作经济性好等优点。分析了微通道、微喷流和微热管3种基于MEMS技术的新型微冷却方式的传热原理、目前的技术状况及应用前景。微通道的采用增加了对流换热面积,提高了对流换热系数;微喷流冷却器中由于高速冷却液的
2、形成,显著提高了换热系数;微热管均热效果极佳。关键词:MEMS;微冷却器;微通道;微喷流;微热管中图分类号:TN603.5文献标识码:B文章编号:1002-1841(2004)09-0043-03NovelMicrocoolingMethodsBasedonMEMSTechnologyHEYe,LILei2min,YANGTao(SchoolofInformationandControlEngineering,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang621010,China)Abstract:De
3、velopmentandapplicationoffrontierheatcontrolinelectronicapparatuswaspresented,whichaimedatthecoolingproblemofhighpowerelectronicdevices.Smallvolume,greatcoolingperformance,lowpowerconsumption,andgoodcost2effectivenessundermassmanufacturingwereproposedasmeritsofthenovelmicrocooling
4、methodsbasedontheMEMStechnology,includingmi2crochannelheatsink,microjetimpingementcoolingandmicroheatpipe.Principlesoftheheattransfer,stateoftheartsandperspectiveapplicationsofabovethreemicrocoolingmethodswerediscussed.Theadoptionofmicrochannelsincresedheatdissipationareaandthusen
5、hancesconvectiveheattransfercoefficient.Theheattransfercoefficientofmicrojetimpingementcoolingisevidentlyimprovedbecauseofhigh2speedcoolant.Microheatpipecoolinghastheadvantageofexcellentthermaluniformity.KeyWords:MEMS;Microcooling;Microchannel;MicroJet;MicroHeatPipe[3]1引言讨了微通道平板堆叠
6、式结构冷却器的散热模型。芯片集成度的提高、性能的增强,最终导致单位体积上功目前在研的新型微冷却器方案有数十种,按照制冷机理,可耗急剧增加。而功耗大部分转换为热能,致使芯片温度显著上以分为两大类:热电冷却和强制液冷。热电冷却算不上是一项升,严重影响其可靠性和使用寿命。研究[1]表明,VISI芯片表新型技术,它早已被用于在体积和重量上有较高限制的航空航面温度维持在50～100℃,能有效避免物理损伤、计算速度的天领域,但由于其自身散热机理的限制,散热功率较低,目前的下降和逻辑错误。因此,在极其有限的空间内进行有效的散热研究主要是侧重于MEMS工艺的引入,使其小型
7、化,并在有限的成为电子设备设计的一个关键问题。范围内提高散热功率。强制液冷方面的研究相对比较活跃,其基本结构如图1所示。主体由散热板、泵和换热器构成。散热2微冷却技术板吸收芯片上的热量,通过液体循环将热量输送到换热器,再由以MEMS技术制造的微冷却器,具有体积小,散热面积大,换热器将热量传给外界。水箱和过滤器属于辅助装置。各种方消耗功率低,批量制作成本低廉等优点,受到普遍关注。如果案的不同之处主要是散热板和泵。泵可采用普通泵和微泵。对能在工艺上有所突破,微冷却器将成为未来冷却系统的主流。于台式电脑,空间限制不是太苛刻,可用普通泵。但有些场合空美国在这方面的
8、研究处于领先地位,但在近10a的研究还仅间有限,如笔记本电脑,就须
