热管和均温板(Heatpipe和VC)

热管(Heatpipe)和均温板(Vapor Chamber,简称VC)在高功率或高集成度电子产品中应用广泛。当使用得当时,它可以被简单地理解为一个导热系数非常高的部件。不难理解,热管和VC可以有效消除扩散热阻。

热管最常见的应用实例就是镶嵌在散热器中,将芯片的热量充分均摊在散热器基板或翅片上。如左下图所示,当芯片发出的热量经由导热界面材料传递到散热器上后,由于热管导热系数极高,热量可以以极低的热阻沿热管传播。此时,热管又与散热器翅片相连,热量便可以更有效地通过整个散热器散失到空气当中。右下图是基板中镶嵌热管的散热器。当芯片发热面积相对较小时,直接传递到散热器的基板,会使得基板温度分布具备较大的不均匀性。加装热管后,由于热管导热系数很高,便可以有效缓解温度的不均匀性,提高散热器的散热效率。

热管和均温板(Heatpipe和VC) 热管和均温板(Heatpipe和VC)

热管的另一种应用场景是热量的高效转移。这种设计在笔记本中非常常见。具体的设计起因是:当芯片发热的地方,没有足够的空间安装散热器,而在产品的另外较远处,有相关空间可以安装散热强化部件。这时,就可以用热管将芯片发出的热量转移到合适的空间处进行散热。

热管和均温板(Heatpipe和VC)

VC均温板的使用相对单纯很多,因为均温板不能像热管那样灵活弯曲。但当芯片热量非常集中时,均温板的优势就可以体现出来。这是因为,均温板就类似一个“拍扁”的热管,它可以将热量非常顺畅地均布到整个板面上。而使用热管镶嵌基板的设计,那些不被热管覆盖的“盲区”仍会存在较大的扩散热阻。

热管和均温板(Heatpipe和VC)

当芯片热量非常集中时,这些盲区有时会导致非常明显的温差。这时,如果使用均温板,就会消除这些盲区,散热器的整个基板都会被完整地覆盖,扩散热阻被更有效地削弱,进而提高散热器的散热效率。

热管和均温板(Heatpipe和VC)

3D VC 散热器:底面接触热源的部分为VC,热管直接连接底面VC,既利用VC无盲区,又可以利用热管的可弯折

 

热管和VC是散热部件中技术含量极高的物料。长期以来市场被台湾、欧美厂商垄断。但近年来,国内许多厂家已经可以实现自研、自产。热管和VC的设计选型也涉及到更多深层的热设计知识,需要结合需求和应用场景,谨慎考虑。当选型不当时,热管和VC不但不能强化换热,还会构成极大热阻,造成散热方案失效。

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