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基于微滴喷射的Al2O3陶瓷平板热管的成形研究

作 者: 刘桂兰
导 师: 张祥林
学 校: 华中科技大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 电子器件散热 陶瓷平板热管 MAM自由成形 传热性能
分类号: TK172.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 7次
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内容摘要


电子器件的微型化、高功率化对散热方式提出更高的要求。微型平板热管(MHP,micro heat pipe)具有较高的导热率,成为电子器件散热的主要研究方向。传统的MHP采用金属作为管材,加工方法复杂,与电子器件热膨胀不匹配,影响了其传热性能。MAM(motor assisted microsyringe,电机助推微注射器)自由成形技术的引入简化了热管的成形过程,并为氧化铝(Al2O3)陶瓷成形热管提供可能性,解决了热管与电子器件间的热膨胀匹配问题,为电子器件的一体化封装提出新方向。本文以Al2O3为原料,创造性地设计和成形了Al2O3陶瓷平板热管,并对其传热性能进行研究。本文首先对热管的吸液芯进行设计。通过分析沟槽结构对传热性能的影响,设计了热管的槽宽与槽深。并根据MAM一体化成形要求,增加了0.35mm支撑层,优化了热管的吸液芯。研究了Al2O3陶瓷浆料稳定性的影响因素,分析其分散机理,得到分散剂含量和PH值的最优参数;根据成形工艺对浆料性能的要求,确定了Al2O3陶瓷浆料的最佳配方。在热管制造工艺研究方面,通过成形实验,探索了最佳成形工艺参数;分析了烧结温度对Al2O3陶瓷的表面形貌和力学性能的影响,确定了最佳烧结温度为1550℃;根据陶瓷的特点,制定了抽真空和充液方案。本文还对热管的传热性能进行研究。设计了性能检测系统,分析了系统的热阻;研究了不同充液率以及散热条件对热管传热性能的影响。研究结果表明,充液率为100%、采用热沉散热条件时,陶瓷平板蒸汽腔的温差仅有3.8℃,导热系数达1409W/m·k,传热性能最好。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 引言  9-10
  1.2 热管的基本工作原理和优缺点  10-12
  1.3 微热管的发展及其研究现状  12-15
  1.4 热管的主要成形方法及微滴喷射方法的介绍  15-17
  1.5 课题来源、意义及主要内容  17-20
2 热管吸液芯的结构设计  20-29
  2.1 引言  20-21
  2.2 热管的毛细极限  21-23
  2.3 热管吸液芯的结构设计  23-28
  2.4 小结  28-29
3 Al_2O_3陶瓷浆料配制研究  29-38
  3.1 引言  29
  3.2 实验材料与实验设备  29-30
  3.3 分散剂对 Al_2O_3浆料沉降与粘度的影响  30-33
  3.4 PH 对 Al_2O_3浆料沉降与粘度的影响  33-35
  3.5 陶瓷浆料其他成分的选择  35-37
  3.6 小结  37-38
4 陶瓷微热管的制造工艺研究  38-51
  4.1 引言  38-39
  4.2 微滴喷射成形工艺研究  39-43
  4.3 Al_2O_3的烧结工艺研究  43-46
  4.4 热管抽真空、充液技术研究  46-49
  4.5 小结  49-51
5 热管传热性能分析  51-62
  5.1 热管传热性能检测系统  51-53
  5.2 热管传热性能评价参数  53-54
  5.3 热管传热系统热阻分析  54-55
  5.4 热管传热性能结果与分析  55-60
  5.5 小结  60-62
6 总结与展望  62-64
  6.1 全文总结  62-63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录 1 硕士生期间发表论文  69

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 换热设备 > 热管
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