بررسي تجربي تاثير پارامترهاي مختلف بر عملكرد حرارتي محفظه بخار براي خنك سازي برد الكترونيكي

Experimental Investigation of the Effect of Different Parameters on the Thermal Performance of the Vapor Chamber for Cooling the Electronic Board

امروزه با افزايش توان تجهيزات الكترونيكي، نرخ توليد حرارت آنها نيز افزايش يافته است لذا براي خنك سازي قطعات مختلف نياز به استفاده از روش هاي جديد است. يكي از راه حل هاي مناسب براي خنك سازي قطعات توان بالا، استفاده از محفظه هاي بخار است. محفظه بخار از سه بخش تشكيل مي شود، بخش تبخير، مياني و چگالش كه به صورت مسطح ساخته مي شوند و مي توانند مقدار قابل توجهي از حرارت را بدون نياز به توان خارجي و فقط با استفاده از تغيير فاز سيال، منتقل نمايند. در اين تحقيق دو محفظه بخار با طول و عرض 120 و ارتفاع 15ميلي متر براي خنك سازي برد مدار چاپي حرارت بالا ساخته شده است كه بخش تبخير يكي از آنها زبر شده و بخش چگالش آنها به وسيله پره و از طريق هوا خنك مي شود. در اين پژوهش تاثير زبرنمودن بخش تبخير، زاويه قرارگيري محفظه بخار با افق، حرارت هاي ورودي مختلف و تغيير شكل هندسي منبع حرارتي در مساحت ثابت و همچنين تغيير محل نصب منبع حرارتي در بخش تبخير بر عملكرد حرارتي محفظه بخار به صورت تجربي بررسي و مقايسه شده است. نتايج آزمايش ها نشان مي دهد افزايش ميزان حرارت و زبرنمودن بخش تبخير باعث بهبود عملكرد محفظه بخار شده است همچنين مقاومت حرارتي محفظه بخار تابع تغيير زاويه آن با افق، تغيير شكل و محل نصب منبع حرارتي است.

Nowadays with the increase of the power of electronic components, their heat generation rates have also increased therefore, therefore it is necessary to use new methods to cooling different parts. One of the solutions to cool the high-power components is the use of vapor chambers. The vapor chamber consists of three sections, the evaporation, the middle and the condensation section, which are flattened and can transfer a significant amount of heat without the need for external power and only by using a fluid phase change. In this study, two vapor chambers with a length and width of 120 mm and a height of 15 mm were made to cool the high-power printed circuit board, where the evaporation section of one of them was roughened and the condensation section is cooled down by the fin and through the air. In this research, the effect of roughening the evaporation section, the angle of the vapor chamber relative to the horizon, different heat input and the geometric deformation of the heat source in the fixed area, as well as changing the location of the heat source in the evaporation section, on the thermal performance of the vapor chamber, is experimentally reviewed and compared. The results of the experiments show that increasing the heat input and roughing the evaporation section improves the performance of the vapor chamber and the thermal resistance of the vapor chamber is also the function of changing its angle relative to the horizon, deformation, and location of the thermal source.