高出力部品の日常使用では、局所的なスペースと場所の制限により、通常のプロセスヒートシンクでは通常、高熱チップの放熱を解決できません。そのため、高効率の熱伝達を使用する ヒートパイプ より良い選択です。もちろん、ヒートパイプの位置、特にヒートシンクの底部をどのように有効活用するかは非常に重要です。以下は、Kenfa技術エンジニアが日常の使用と実践で得た経験であり、ソフトウェアシミュレーション分析の結果でもあります。
ヒートパイプのベースプレートがフィンに対して垂直である場合、ヒートパイプは各フィンに熱をより効果的に伝達できます。熱はヒートパイプの底部からフィンまで垂直方向に均一に広がるため、フィン上の温度分布は全体としてより均一になり、より多くのフィンの面積を利用して放熱できます。ヒートパイプのベースプレートがフィンに平行である場合、ヒートパイプが接触する局所的なフィン領域に熱が集中し、フィンアレイ全体の放熱能力が十分に活用されず、放熱効率が低下します。ただし、これは絶対ではありません。一部の複雑なヒートシンク設計では、特殊なヒートパイプ曲げプロセスにより、ヒートパイプのベースプレートがフィンに平行になると、放熱効果がある程度向上することもあります。
100 W レーザーポンプ光源モジュールを例にとり、ヒートパイプのヒートシンクに垂直および平行なフィンの熱分布を、一定のサイズ範囲内で比較します。熱源は、顧客サイズと構造位置に基づいて設定します。加熱面を考慮し、レーザーベースは厚さ 1 mm の銅材料です。レーザーモジュールとヒートシンクの接触面は、熱伝導率 3.0 W/(m·K) の 0.1 mm の熱伝導性シリコーングリースでできています。
周囲温度60℃。熱放射は考慮されません。乱流状態。自然対流時の動作圧力は101325N/m2です。
メッシュの数は 286933 です。均一なメッシュ パラメータを設定します。アセンブリを個別にメッシュします。マルチレベル メッシュを許可します。最小ギャップの変更を許可します。不連続グリッド モードを使用してグリッドを分割し、ヒート パイプ グリッド レベルを 3、その他の特性グリッド レベルを 2 にします。
上の図の温度分布は、ヒートパイプがスキブフィンヒートシンクのフィンに対して垂直である場合、温度分布が比較的均一であり、熱拡散も比較的均一であり、最高温度は66.7度であることを示しています。
上図の温度分布は、ヒートパイプがラジエーターのフィンと平行になっている場合、温度分布が比較的均一で、熱拡散も比較的均一であり、最高温度は65.6℃であることを示しています。
したがって、上記の 2 つの熱解析のベクトル図に基づいて、2 つの違いを確認できます。ヒートシンクフィンに垂直なヒートパイプの設計から、温度は均一であり、2 本のヒートパイプのみを使用して大量の熱を奪うことができます。同時に、4 つのレーザーポンプソースモジュールの温度は同じであるため、温度差はありません。もう 1 つの重要な理由は、ファンの 1 つが故障しても、熱が均等に分散されることを保証できることです。
同様に、ヒートパイプがヒートシンクのフィンと平行になっている設計では、温度分布が不均一になり、4 本のヒートパイプを使用して大量の局所的な熱を奪います。同時に、4 つのレーザー ポンプ ソース モジュールの温度が一定でないため、温度差が生じます。ファンの 1 つが故障すると、局所的な温度が他のファンよりも高くなります。したがって、ラジエーターのフィンに垂直なこの設計では、温度分布が不均一になり、エンジニアがファンの数を選択する際に考慮すべき別の方法となります。
したがって、ヒートパイプ式ヒートシンクを設計する際には、ヒートパイプの本数やファンの数などのコストを考慮し、適切な熱設計案を策定することができます。ケンファのエンジニアは、お客様に最適な熱設計案と最適化された設計案をご提案いたします。
