集成热管技术方案　破解电子设备发展瓶颈

    电子散热关系到电子设备的可靠性和寿命，是影响当今电子工业发展的一个瓶颈。伴随着电子工业高性能、微型化、集成化的三大发展趋势，电子散热问题越来越尖锐。《集成热管及其换热方法》专利的问世，破解了困扰全球电子和传热工程界的一道难题。 

　　这项由大连白云机电设备厂厂长杨洪武发明的专利成果，日前在大连市科技工作暨科技奖励大会上获得金奖。此外，已获得国家专利的《集成热管及其换热方法》，其在电子散热器领域的子专利---发热电子元件的热管散热器也同时获得国家专利局实用新型授权。 

　　据杨洪武介绍，现有的电子散热技术方案中，包括铝合金实体散热器、铝合金实体+热管散热器、纯铜实体散热器、电子半导体致冷散热器等。这些电子散热技术方案都是散热器在热源环境中通过吸热、传热和散热三个环节完成的，而且所有电子散热技术方案都是由金属板(吸热)+传热结构(传热)+金属散热片(风冷散热)的结构来实现。上述的技术方案中，液冷、半导体致冷和液氮方案，实现传热需要外部能量和附加设备支持，因此散热成本高，占用空间大，使用条件局限，散热效果并不显著，不能成为主流，也不可能形成规模化的生产。 

　　而金属导热方案制造成本低，传热过程不消耗能源，但传热效率低，比重大，不能满足集成度提高和电子散热器件高功率输出的要求。 

　　相变传热是所有技术方案中效率最高的一种，相变过程的综合导热系数是纯金属的几百倍到几千倍。相变结构重量轻，相变过程自动循环不消耗能源，制造成本也不高。因此，相变传热的技术方案是唯一可以在金属导热方案后形成大的生产规模和成长为主流的技术方案。但常规热管的结构思路还不能使相变技术成为主流，热管结构能够满足电子散热要求的关键是如何设计热管散热器的传热通路，使其通过传热过程使散热器能够获得与热源和散热环境的最佳匹配。

    而集成热管传热技术方案的最重要特征是薄板冲压成型、钎焊连接的热管壳体结构和以矩形截面为主体并设置内部支撑的热管工作腔结构(各工作腔既相互连通，又相互独立且共用同一批热传导介质)。热管散热包含了导热、对流和辐射三种形式，整个过程是非常复杂的动态平衡的过程。其中热管在散热环境中，散热能力最薄弱的环节在吸热端的汽化表面和散热端的空气侧表面。这是因为热管的蒸发端面积很小，蒸发过程携带的热量不足和散热端空气受迫对流换热系数太低，不能及时转移热管传出的热量的缘故。集成热管电子散热方案在现有的热管方案中可提供最大的汽化表面积并提供最大最有效的空气侧散热面积。这是集成热管对热管技术最重要的改善。这个改善带来了集成热管电子散热器性能的全面提升和重量的大幅度下降。 

　　集成热管电子散热器技术方案的优势表现在它是以相变传热为主体的，在散热器吸热、传热和散热三个工作环节都有重大改善，在热管结构上有重大创新的技术方案。 

　　由此看来，集成热管电子散热技术方案是一套系统、完整、先进、实用的方案。它是以相变传热技术为主的方案，散热器吸热端吸收的全部热量都是通过相变过程转移的；它可以避免金属导热大热阻的局限和高比重的弊端而发挥其大体表面积和大热容的优势；它可以有效利用液体相变的高效传热过程全面改善散热器吸热、传热和散热三个方面的能力，并大幅度降低散热器的重量；它是电子散热器金属导热时代后的最佳选择。它的潜质足以开辟一个以集成热管技术为特征的电子散热器的相变传热时代。 

　　据了解，杨洪武在近20年的时间里，共申请专利50多项，如今，他的集成热管散热器已完成从概念到结构到工艺定型的准备工作，离最终产品定型及大规模产业化仅一步之遥。