【摘 要】
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随着微电子技术的迅速发展，高热流密度元件的散热问题成为影响电子器件设计的关键技术，具有结构紧凑、响应速度快、传热能力强等特点的热柱能满足高性能电子元件的散热及空间需
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随着微电子技术的迅速发展，高热流密度元件的散热问题成为影响电子器件设计的关键技术，具有结构紧凑、响应速度快、传热能力强等特点的热柱能满足高性能电子元件的散热及空间需求，然而复合热柱的制造是亟待解决的难题。本文提出了一种高性能沟槽纤维复合热柱，对其制造工艺进行了详细的研究，对其传热性能进行了测试和分析，实验结果表明复合热柱具有较快的响应速率及良好的传热性能。根据高性能电脑CPU的散热需求，提出了热柱的设计目标；根据热柱的设计目标、工作原理及传热要求设计了热柱的结构：由蒸发端、冷凝端、纤维烧结层、工质、抽真空管及端盖组成。建立了热柱的热阻模型，分析了毛细极限、携带极限和沸腾极限。运用犁切挤压的方法加工了热柱蒸发端和冷凝端微沟槽，所加工的微沟槽具有强化沸腾和强化冷凝作用，实验分析了不同的加工参数对微沟槽表面形貌的影响。蒸发端毛细芯采用犁切挤压深度0.3mm，环状沟槽间距0.4mm，径向沟槽夹角为3°时，取得了较好的强化沸腾结构。冷凝端毛细芯采用犁切挤压深度为0.3mm，环状进给量为0.4mm，轴向沟槽间距为1/180rad时，取得了较好的冷凝强化结构。建立热柱蒸发端及冷凝端加工的有限元模型；利用有限元软件Deform6.0仿真分析了热柱蒸发端和冷凝端微沟槽的成形过程；分析了加工参数对沟槽成形中应力应变的影响。详细分析了热柱复合毛细芯的制造工艺，探索了热柱复合毛细芯中纤维烧结的烧结成形原理，分析了各烧结参数及纤维直径对复合毛细芯中纤维烧结层烧结性能的影响，实验验证了各烧结参数对铜纤维与沟槽管壁的结合强度，测试了复合毛细芯的拉伸压缩力学性能曲线，并研究了在不同烧结参数下的复合毛细芯的力学性能。最后将热柱进行了工质灌注、抽真空及封装。搭建了热柱热能测试平台并测试了热柱的热响应性能及传热性能，热柱的传热能力达到了140W。
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