ベーパーチャンバーラジエーターを設計して操作するにはどうすればよいですか?

VC (ベーパーチャンバー) 直訳するとスチームチャンバーと呼ばれますが、業界では一般的にフラットヒートパイプ、ベーパーチャンバー、ソーキングプレートと呼ばれています。チップ電力密度の継続的な向上に伴い、VC は CPU、NP、ASIC、およびその他の高電力デバイスの放熱に広く使用されています。このペーパーでは、VC 設計における主な問題を紹介します。

1. VCラジエーターはヒートパイプや金属ベースプレートラジエーターよりも優れています

VC はフラット ヒート パイプと考えることができますが、それでもいくつかの重要な利点があります。金属やヒートパイプよりも優れています。表面温度をより均一にすることができます（ホットスポットが少なくなります）。第二に、VCラジエーターは熱源と機器を直接接触させることができ、熱抵抗を低減します。通常、ヒートパイプは基板に埋め込む必要があります。

VCとヒートパイプと金属の比較

2. ヒートパイプのように熱を伝達するのではなく、VC を使用して温度を均一化します。

ヒートパイプは、特に比較的ジグザグなパスの場合、熱源を遠端のフィンに接続するのに理想的な選択肢です。経路が直線であっても、熱伝達には VC の代わりに多くのヒート パイプが使用されます。これがヒートパイプとVCの主な違いです。ヒートパイプは熱伝達に重点を置いています。

VC拡散熱、ヒートパイプ伝導熱

もちろん例外もあります。コストを重視し、2つの熱源が近く、温度を均一にする必要がある場合には、ヒートパイプの使用も選択肢となります。

3. 熱バジェットが心配な場合は VC を使用する

製品の最大周囲温度からダイの最大温度を引いた値はサーマルバジェットと呼ばれ、多くの屋外用途では 40 ℃ を超えます。

△ - TS のすべての合計がサーマル バジェット未満である必要があります

4. VC面積は熱源面積の10倍以上であること。

ヒートパイプと同様に、VC の熱伝導率は長さが増加するにつれて増加します。これは、熱源と同じサイズの VC は銅基板に比べてほとんど利点がないことを意味します。経験の 1 つは、VC の面積は熱源の面積の 10 倍以上でなければならないということです。熱バジェットが大きい場合や風量が大きい場合には、これは問題にならない可能性があります。ただし、一般に、基本的な底面は熱源よりもはるかに大きい必要があります。

VC は熱源の少なくとも 10 倍のサイズでなければなりません

5. アプリケーション要件に応じて VC フォームを選択します

従来の VC についてはよく知っている必要があります。 2 つのプレス金属 (2 ピース設計) で構成されており、ニーズに合わせて任意の形状に加工できます。

ツーピース設計の長所と短所

今では、大きなクリアランスに近い一体型VCも製造しているメーカーもあります。形状は長方形に限定されますが、Z方向に曲げることによりコの字型や段付き型にすることも可能です。

全体的なデザインの長所と短所

6. その他の考慮事項

サイズ - 理論上の制限はありませんが、電子機器の冷却に使用される VC が X および Y 方向に 300 ～ 400 mm を超えることはほとんどありません。厚さは毛細管の構造と散逸力の関数です。焼結金属コアが最も一般的なタイプで、VC の厚さは 2.5 ～ 4.0 mm です。

電力密度 - VC の理想的な用途は、熱源の電力密度が 20 W / cm 2 以上であることですが、実際には、多くの機器は 300 W / cm 2 以上です。

保護 - ヒートパイプとVCに最も一般的に使用されるコーティングはニッケルメッキであり、腐食防止と美しさの機能があります。

動作温度 - VC は複数回の凍結/融解サイクルに耐えることができますが、通常の動作温度範囲は 1 ～ 100 ℃です。

圧力 - VC は通常、変形前に 60 psi の圧力に耐えるように設計されています。ただし、最大 90 psi。