Контурный термосифон для эффективного охлаждения миниатюрных источников тепловыделения в электронике

Рассмотрен пульсирующий контурный термосифон как наиболее перспективное теплопередающее устройство для охлаждения теплонагруженных миниатюрных полупроводников, обладающее минимальными размерами испарителя и демонстрирующее плотность теплосъема более 120 Вт/см². Основной недостаток данного типа термосифонов – высокое термическое сопротивление. Для повышения эффективности теплопередачи исследованы ультратонкие порошковые капиллярные структуры, являющиеся интенсификатором процесса испарения в испарителе контурного термосифона. Показано, что применение порошковой капиллярной структуры толщиной 140 мкм, изготовленной из фракции медного порошка ПМС-Н с размерами частиц 63–100 мкм, снижает термическое сопротивление контурного термосифона в три раза и повышает плотность теплосъема до 220 Вт/см². Пульсирующий контурный термосифон может использоваться в эффективных системах охлаждения серверных станций, промышленных компьютеров, телекоммуникационного оборудования, где требуется отвод тепловыделения от миниатюрных полупровод­никовых компонентов в ограниченном пространстве плотной компоновки.

1. Janicki, M. Modelling Electronic Circuit Radiation Cooling Using Analytical Thermal Model / M. Janicki, A. Napieralski // Microelectronics Journal. 2000. Vol. 31, Iss. 9–10. Р. 781–785.

2. Pokorni, S. Reliability Prediction of Electronic Equipment: Problems and Experience / S. Pokorni // Procee­dings of the 7th International Scientific Conference on Defensive Technologies OTEH, Belgrade, Serbia, 6–7 Oct. 2016.

3. The International Roadmap for Semiconductors. USA: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2023.

4. Sohel Murshed, S. M. A Critical Review of Traditional and Emerging Techniques and Fluids for Electronics Cooling / S. M. Sohel Murshed, C. A. Nieto de Castro // J. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 78, Iss. 1. P. 821–833.

5. Khudaiwala, A. Recent Developments in Thermal Management of Light-Emitting Diodes (LEDS) / A. Khudaiwala, R. L. Patel, R. Bumataria // Journal of Thermal Engineering. 2024. Vol. 10, Iss. 2. P. 517–540.

6. Zhihao, Zhang. A Review of the State-of-the-Art in Electronic Cooling / Zhihao Zhang, Xuehui Wang, Yuying Yan // J. Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy. 2021. Vol. 1. P. 100–109.

7. Faghri, A. Heat Pipe Science and Technology / A. Faghri // Washington: Taylor & Francis DC, 1995. 1st ed.

8. Faghri, A. Review and Advances in Heat Pipe Science and Technology / A. Faghri // Journal of Heat Transfer. 2012. Vol. 134, Iss. 12.

9. Антигравитационные тепловые трубы с многосекционными порошковыми структурами / В. В. Мазюк [и др.] // Пористые проницаемые материалы: технологии и изделия на их основе: сб. докл. 7‑го Междунар. науч.-техн. симп., г. Раков, 19–20 окт. 2023. С. 274–280.

10. Maydanik, Y. High-Capacity Loop Heat Pipe with Flat Evaporator for Efficient Cooling Systems / Y. Mayda­nik, M. Chernysheva, S. Vershinin // Journal of Thermophysics and Heat Transfer. 2020. Vol. 34, Iss. 5. P. 1–11.

11. Khrustalev, D. Loop Thermosyphons for Cooling of Electronics / D. Khrustalev // Eighteenth Annual IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium. 2002. P. 145–150.

12. Олехнович, В. А. Теплопередающее устройство для охлаждения микроэлектроники / В. А. Олехнович, С. В. Конев // Тезисы докл. VI Минского Междунар. форума по тепло- и массообмену. Минск: ИТМО Нац. акад. наук Беларуси, 2008. Т. 2.

13. Олехнович, В. А. Теплопередающее устройство / В. А. Олехнович, С. В. Конев // Тепло- и массоперенос – 2008: сб. науч. тр. Минск: ИТМО Нац. акад. наук Беларуси, 2008.