【摘 要】随着电子元器件因为频率高、微型化、高速率、集成化和模块化使得其体积密度增大，单位发热量急剧增加，如何有效的解决大功率电子元器件的散热问题变得越来越迫切，如今这个问题已经变成限制其在高新科技领域发展或推广的重要因素，本文对微型热管技术研究进展进行简单介绍。
【关键词】微型热管 技术 研究
1 前言
在众多的传热元件中，热管是人们熟知的最有效的传热元件之一。能从众多的传热工具中脱颖而出，成为设计师的首选传热元件，原因是热管独特的内部相变传热机理能够有效的将大量热量远距离传输，而且完成时只需依靠内部工质的循环。阵列热管的传热机理是工质液体在腔内蒸发和冷凝，在相变过程中完成热量从热源到热沉的传递，因此阵列热管也就具备了体积小巧灵活、导热能力强、热流控制精确、温度均匀性好、对工作环境要求低等优点，在电子设备热设计中十分流行。
2 微型热管
微型热管阵列是随着微细制造技术的发展，研究人员在基底材料上加工出一系列独立、平行的微细槽道形成微型热管阵列，以增加散热面积从而提高热管的传热量。在上世纪九十年代，G.P.Peterson对硅微型热管阵列做了实验研究与综合概述，并介绍了微型热管阵列的加工制作过程，研究发现微型热管阵列大大降低了硅晶片上的温度而且三角形槽道结构的效果更加显著。此外，A.B.Duncan和G.P.Peterson研究了三角形槽道的微型热管阵列的最佳充液率，得到实验值则在10%到50%之间，而理论最佳充液率为16%到25%。1995年，A.K.Mallik和G.P.Peterson针对不同单根热管数量及不同输入加热功率情况下用蒸汽沉积方法制作的硅微型热管阵列进行研究，发现热管的最大传热能力与热管的长度成反比，而与其水力直径的立方成正比。2000年，V.Sartre等对具有三角形槽道的铝∕氨微型热管阵列建立了三维稳态分析模型，将热管内实际发生的流动和传热过程分为三部分进行分析，即薄液膜区域的流动和传热、截面的二维热传导和轴向的毛细两相流。结果发现，蒸发段热管的大部分热量通过薄液膜传递，且微观薄液膜区的传热比例及弯月面表观接触角随热管管壁过热温度的升高而增加。2002年以来，S.Launay等进一步分析得到了热管有效导热系数与充液率的关系，并讨论了热管尺寸对其传热性能的影响。
对微型热管的定义有两种，Cotter和Peterson将之定义为热管的水力学半径rh大于或等于热管中工质的汽液界面的毛细半径rc，而Chen等则将微型热管定义为Bond数小于或等于2的热管。
3 微型热管的工作原理及特点
微型热管和普通热管不相同，一般无毛细芯构造。它把管子里的边缘区间或者在里面内壁上作出的微型细槽道成为液态工质的道路。一根微热管的截面构造能够采取很多样式，比如正方形、长方形。微型热管靠着蒸发段、绝热段、冷凝段三部分组成，当中的蒸发段是用来输热的，绝热段作为传输的热量，冷凝段实现冷却热。微型热管具有以下特点：(1)有效导热系数比较高：热管的热阻非常小并且主要依靠着工作介质在汽液中互相转变潜热导热，所以会有很强的导热特性，能将热管的单位质量转移出去，比起铜、银、铝等一些金属要高好几个数量级；(2)等温性能好：蒸汽在热管的里部呈现饱和状态；(3)传输热流可以变化；(4)恒温的特性(可控热管)；(5)环境的适应性：热管的样式能够随着冷源的改变和热源的改变而变化，热管不但可以工作在重力场，也可以工作在无重力场。
4 微型热管应用方式
微热管采用在狭小地方内工作介质的相变过程而实现热量的高效率传递不仅拥有很厉害的散热力，而且还有不要加驱动力，恒温性好，构造基础，大小适中，性价比高。在微型电器区域，微热管优化微电子片和元件的散热问题，为其提供稳定的工作环境。正如Cotter于1984年所述，微型热管对微电子领域是特别重要的。现在微型热管也用来解决笔记本中央处理器的冷却。
微型热管用于微电子芯片及器件散热主要有以下两种方式：(1)直接散热冷却：冷凝的电子元器件放在热管的蒸发段，液体工质变化吸热，热从绝热段传递到冷凝段，随后为了冷却冷凝段，要使用冷水或者强行用空气对吹。(2)用作热量传播：以提高系统的热传导能力。
5 结语
微型热管是伴随着微电子技术的发展而发展起来的一门新兴技术。伴随着IC制造技术的飞速进展，集成度按着摩尔定律呈每两年翻一倍的速度增长。对芯片温度的均匀性也有了更高的要求。耗能和散热问题已然成了束缚IC产业向前的关键，它很大程度上影响了芯片的性能、可靠性和成本。微型热管作为一项很有前途的技术，正可用于电子器件以获得高的热量导出率以及温度的均匀化。
