Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры
Приведены результаты экспериментального исследования теплопередающих характеристик МТТ – миниатюрных тепловых труб (диаметром 2, 4 и 6 мм) при различных влияющих факторах (передаваемая мощность, ориентация в пространстве, интенсивность внешнего охлаждения зоны конденсации). Продемонстрировано влияни...
Gespeichert in:
| Datum: | 2001 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2001
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70859 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры / В.Ю. Кравец // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 3. — С. 31-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70859 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-708592025-02-09T14:42:31Z Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры The investigation of characteristics of the mini heat pipes for cooling microelectronic equipment Кравец, В.Ю. Энергетическая микроэлектроника Приведены результаты экспериментального исследования теплопередающих характеристик МТТ – миниатюрных тепловых труб (диаметром 2, 4 и 6 мм) при различных влияющих факторах (передаваемая мощность, ориентация в пространстве, интенсивность внешнего охлаждения зоны конденсации). Продемонстрировано влияние размеров МТТ и определяющих факторов на температуру в зонах испарения и конденсации. Приведены данные изменения термического сопротивления МТТ в зависимости от удельных тепловых нагрузок. The results of experimental investigation of heat transfer characteristics of MHP-mini heat pipes at different influencing factors (transfered power, orientation with space, intensity of exetrnal cooling condensation zone) have been given. The influence of MHP sizes and determinating factors on temperature in evaparation and condensation zones has been shown. The data of change of MHP thermal resistance in relation to specific heat load have been given. 2001 Article Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры / В.Ю. Кравец // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 3. — С. 31-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70859 629.7.048.7 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Энергетическая микроэлектроника Энергетическая микроэлектроника |
| spellingShingle |
Энергетическая микроэлектроника Энергетическая микроэлектроника Кравец, В.Ю. Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Приведены результаты экспериментального исследования теплопередающих характеристик МТТ – миниатюрных тепловых труб (диаметром 2, 4 и 6 мм) при различных влияющих факторах (передаваемая мощность, ориентация в пространстве, интенсивность внешнего охлаждения зоны конденсации). Продемонстрировано влияние размеров МТТ и определяющих факторов на температуру в зонах испарения и конденсации. Приведены данные изменения термического сопротивления МТТ в зависимости от удельных тепловых нагрузок. |
| format |
Article |
| author |
Кравец, В.Ю. |
| author_facet |
Кравец, В.Ю. |
| author_sort |
Кравец, В.Ю. |
| title |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| title_short |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| title_full |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| title_fullStr |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| title_full_unstemmed |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| title_sort |
исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2001 |
| topic_facet |
Энергетическая микроэлектроника |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70859 |
| citation_txt |
Исследование характеристик миниатюрных тепловых труб для охлаждения микроэлектронной аппаратуры / В.Ю. Кравец // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 3. — С. 31-35. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT kravecvû issledovanieharakteristikminiatûrnyhteplovyhtrubdlâohlaždeniâmikroélektronnojapparatury AT kravecvû theinvestigationofcharacteristicsoftheminiheatpipesforcoolingmicroelectronicequipment |
| first_indexed |
2025-11-27T00:15:17Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:15:17Z |
| _version_ |
1849900428224888832 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 3
31
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊ ÌÈÍÈÀÒÞÐÍÛÕ
ÒÅÏËÎÂÛÕ ÒÐÓÁ ÄËß ÎÕËÀÆÄÅÍÈß
ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÍÎÉ ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÛ
Ê. ò. í. Â. Þ. ÊÐÀÂÅÖ
Óêðàèíà, ÍÒÓÓ �Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èíñòèòóò�
Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåí-
òàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ âëèÿíèÿ ðàçëè÷-
íûõ ôàêòîðîâ íà òåïëîïåðåäàþùèå õà-
ðàêòåðèñòèêè ìèíèàòþðíûõ òåïëî-
âûõ òðóá.
Óâåëè÷åíèå ïëîòíîñòè óïàêîâêè ýëåìåíòîâ ìèê-
ðîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ ñ îäíîâðåìåííûì ïîâû-
øåíèåì âûäåëÿåìîé ìîùíîñòè ðàññåÿíèÿ ïðèâîäèò
ê íåîáõîäèìîñòè îáåñïå÷åíèÿ èõ ýôôåêòèâíûìè ñè-
ñòåìàìè îõëàæäåíèÿ, ïîñêîëüêó òåìïåðàòóðà ïðèáî-
ðîâ è èõ ýëåìåíòîâ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþùåé äëÿ èõ
íàäåæíîé ðàáîòû (ñðåäè âîçäåéñòâóþùèõ ôàêòîðîâ,
òàêèõ êàê ïûëü, âëàæíîñòü è âèáðàöèÿ, òåìïåðàòóðà
çàíèìàåò ïåðâîå ìåñòî � 55% [1, ñ. 10]).
Îäíèìè èç íàèáîëåå ýôôåêòèâíûõ ýëåìåíòîâ
ñèñòåì îõëàæäåíèÿ ÿâëÿþòñÿ òåïëîâûå òðóáû. Èõ
òåïëîïðîâîäíîñòü â íåñêîëüêî ðàç, à â íåêîòîðûõ
ñëó÷àÿõ è íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ, âûøå, ÷åì ó ñà-
ìûõ ëó÷øèõ åñòåñòâåííûõ òåïëîïðîâîäÿùèõ ìàòå-
ðèàëîâ (àëìàç, ñåðåáðî, ìåäü, àëþìèíèé è äð.) [2].
Êîíñòðóêòèâíîå èñïîëíåíèå è ðàçìåðû èõ ìîãóò áûòü
ðàçëè÷íûìè � â çàâèñèìîñòè îò îáúåêòîâ îõëàæ-
äåíèÿ, óðîâíÿ òåìïåðàòóð è óñëîâèé îòâîäà òåïëîòû
âî âíåøíþþ ñðåäó.
Íåîáõîäèìîñòü îáåñïå÷åíèÿ çàäàííîãî òåìïåðà-
òóðíîãî ðåæèìà ðàáîòû ìèêðîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ
ïðèâåëî ê ñîçäàíèþ òåïëîâûõ òðóá ìàëîãî ðàçìåðà
� ìèíèàòþðíûõ òåïëîâûõ òðóá (ÌÒÒ). Ïðèíöèï ðà-
áîòû ó íèõ îñòàåòñÿ òàêîé æå, êàê è ó îáû÷íûõ
òåïëîâûõ òðóá, îäíàêî óìåíüøåíèå âíóòðåííåãî ïðî-
ñòðàíñòâà äëÿ îáåñïå÷åíèÿ çàìêíóòîãî èñïàðèòåëü-
íî-êîíäåíñàöèîííîãî öèêëà íàêëàäûâàåò ñâîé îòïå-
÷àòîê íà ïðîöåññû òåïëîïåðåäà÷è âíóòðè òàêèõ ÌÒÒ.
Óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ ïàðîâîé ôàçû, äâèæåíèå åå
â çîíó êîíäåíñàöèè, ïðîöåññ êîíäåíñàöèè è òðàíñ-
ïîðò òåïëîíîñèòåëÿ â çîíó èñïàðåíèÿ õàðàêòåðíû
äëÿ ñòåñíåííûõ óñëîâèé [3]. Ýòî ïðèâîäèò ê òîìó,
÷òî èìåþùèåñÿ ðàñ÷åòíûå çàâèñèìîñòè äëÿ òåïëî-
âûõ òðóá áîëüøîãî äèàìåòðà íå ïîçâîëÿþò îïèñàòü
ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â ÌÒÒ. Ïîýòîìó áîëüøèí-
ñòâî àâòîðîâ, êîòîðûå èññëåäîâàëè ðàçëè÷íûå êîí-
ñòðóêöèè ÌÒÒ, ïðèâîäÿò çàêîíîìåðíîñòè äëÿ êîíê-
ðåòíîãî èñïîëíåíèÿ ÌÒÒ, à â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ
îãðàíè÷èâàþòñÿ ïðèâåäåíèåì òîëüêî òåïëîïåðåäàþ-
ùèõ õàðàêòåðèñòèê.
Âïåðâûå óïîìèíàíèå î ÌÒÒ áûëî â ðàáîòå [4], ãäå
àâòîðû ïðèìåíèëè òàêèå óñòðîéñòâà äëÿ êîíòðîëÿ òåì-
ïåðàòóðû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ. Â äàëüíåéøåì
ÌÒÒ íàøëè ïðèìåíåíèå â îõëàæäåíèè ëàçåðíûõ äèî-
äîâ è äðóãèõ íåáîëüøèõ óñòðîéñòâ ñ ëîêàëüíûì òåïëî-
âûäåëåíèåì. Â [5] èññëåäîâàëèñü ìåäíàÿ è ñåðåáðÿíàÿ
ÌÒÒ ðàçëè÷íîãî ñå÷åíèÿ � ìåäíàÿ � êðóãëàÿ äèàìåò-
ðîì 2 ìì è äëèíîé 150 ìì, à ñåðåáðÿíàÿ � ïðÿìîóãîëü-
íîãî ñå÷åíèÿ 5×0,8 ìì è äëèíîé 100 ìì. Çîíà èñïàðåíèÿ
ó ìåäíîé òåïëîâîé òðóáû áûëà äëèíîé 75 ìì, à çîíà êîí-
äåíñàöèè � 60 ìì. Âíóòðåííÿÿ ÷àñòü òðóáû áûëà âû-
ïîëíåíà â âèäå êâàäðàòà, ïî óãëàì êîòîðîãî çà ñ÷åò êà-
ïèëëÿðíûõ ñèë ðàñïîëàãàëñÿ òåïëîíîñèòåëü. Òàêàÿ ÌÒÒ
ïåðåäàâàëà äî 10 Âò. Ïðè ýòîì àâòîðàìè áûëî çàìå÷åíî,
÷òî èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ïàðà ïðîïîðöèîíàëüíî ïîä-
âîäèìîé ìîùíîñòè, à âûõîä íà ñòàöèîíàðíûé ðåæèì ñî-
ñòàâëÿåò îò 10 äî 30 ñ ïîñëå ïîëíîãî âêëþ÷åíèÿ ìîùíî-
ñòè. Àíàëîãè÷íûå êîíñòðóêöèè ÌÒÒ ïðèâåäåíû â [6],
ãäå æèäêîñòü òàêæå ðàñïîëàãàëàñü â êàíàâêàõ, ëèáî ïî
óãëàì ÷åòûðåõóãîëüíèêà, ëèáî â óãëóáëåíèÿõ ìåæäó êîð-
ïóñîì òðóáû è ïðîëîæåííîé âíóòðè ïðîâîëîêîé. Ïåðå-
äàâàåìûé òåïëîâîé ïîòîê òàêèõ ÌÒÒ â çàâèñèìîñòè îò
çîí íàãðåâà è êîíäåíñàöèè íå ïðåâûøàåò 0,5 Âò.
 [7] ïðîâîäèëèñü èññëåäîâàíèÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 2
è 3 ìì è äëèíîé 120 ìì. Èññëåäîâàòåëè ýêñïåðèìåíòè-
ðîâàëè ñ êîëè÷åñòâîì çàïðàâêè. Êàê ïîêàçàëè îïûòíûå
äàííûå, êîëè÷åñòâî çàïðàâëåííîãî òåïëîíîñèòåëÿ ìàëî
âëèÿëî íà òåïëîïåðåäàþùèå õàðàêòåðèñòèêè òàêèõ ÌÒÒ.
Òàê, äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 3 ìì ïðè èçìåíåíèè êîëè÷å-
ñòâà òåïëîíîñèòåëÿ îò 0,14 äî 0,28 ã ïåðåäàâàåìûé òåïëî-
âîé ïîòîê èçìåíèëñÿ ìåíåå ÷åì íà 10%. Ìàêñèìàëüíûé
òåïëîâîé ïîòîê çàâèñåë òàêæå îò óãëà íàêëîíà ÌÒÒ, è
ìàêñèìóì íàáëþäàëñÿ ïðè 45°. Ðàáîòà ÌÒÒ ïðîòèâ ñèë
òÿæåñòè ñîïðîâîæäàëàñü ñóùåñòâåííûì ñíèæåíèåì ìàê-
ñèìàëüíîãî îòâîäèìîãî òåïëîâîãî ïîòîêà � ïðèìåðíî â
äâà ðàçà.
Ïðåäñòàâëåííûå â [8] äàííûå ïîäòâåðæäàþò ðåçóëü-
òàòû ðàáîòû [5]. Â [8] ïðîâîäèëèñü èñïûòàíèÿ ñåìè ìà-
ëûõ òåðìîñèôîíîâ äèàìåòðîì îò 2 äî 5 ìì. ×åòûðå òåð-
ìîñèôîíà áûëè çàïðàâëåíû âîäîé, à òðè � ìåòàíîëîì.
Èñïûòàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî ïðè îäèíàêîâûõ çíà÷åíèÿõ
ïåðåäàâàåìûõ òåïëîâûõ ïîòîêîâ óðîâåíü òåìïåðàòóð â
çîíå èñïàðåíèÿ òåðìîñèôîíîâ ñ ìåíüøèì äèàìåòðîì
âûøå, ÷åì ó òåðìîñèôîíîâ ñ áîëüøèì äèàìåòðîì. Âñå
èñïûòàíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè âåðòèêàëüíîì ðàñïîëîæå-
íèè òåðìîñèôîíîâ, êîãäà çîíà èñïàðåíèÿ íàõîäèëàñü âíè-
çó, à çîíà êîíäåíñàöèè � ââåðõó. Îòñóòñòâèå ó òåðìîñè-
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
19. 03 2001 ã.
Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Å. ÒÐÎÔÈÌÎÂ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 3
32
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ôîíîâ êàêîãî-ëèáî êîíñòðóêòèâíîãî ðàçäåëåíèÿ òåïëî-
íîñèòåëÿ è ïàðà ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî òåïëîïåðåäàþùèå
õàðàêòåðèñòèêè òàêèõ óñòðîéñòâ íèæå, ÷åì ó ÌÒÒ. Òàê,
çíà÷åíèÿ ìàêñèìàëüíûõ òåïëîâûõ íàãðóçîê ó èññëåäî-
âàííûõ òåðìîñèôîíîâ ìàëîãî ðàçìåðà äèàìåòðîì 3 ìì
ïðèìåðíî â äâà ðàçà íèæå, ÷åì ó ÌÒÒ òàêîãî æå äèàìåò-
ðà, ïðåäñòàâëåííûõ â [5]. Îäíàêî òåðìîñèôîí äèàìåò-
ðîì 2 ìì èìååò ïðèìåðíî òàêèå æå òåïëîïåðåäàþùèå
õàðàêòåðèñòèêè, êàê è ó ÌÒÒ àíàëîãè÷íîãî ðàçìåðà, ïðè-
âåäåííûõ â [5].
Ýôôåêòèâíûìè îêàçàëèñü òàêæå ñáîðêè ÌÒÒ, êîí-
ñòðóêòèâíî âûïîëíåííûå â îäíîì êîðïóñå [9, 10]. Ïîïå-
ðå÷íûå ñå÷åíèÿ îòäåëüíûõ ÌÒÒ â îáëàñòè ñáîðêè áûëè
âûïîëíåíû â âèäå òðåóãîëüíèêîâ è èìåëè ðàçìåðû îò 0,2
äî 1,5 ìì. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ïîêàçàëè, ÷òî òàêèå
êîíñòðóêöèè ñáîðîê ÌÒÒ ìîãóò ïåðåäàâàòü òåïëîâîé
ïîòîê äî 40 Âò, â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà ÌÒÒ.
Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ïîêà-
çàëè, ÷òî êàê îòäåëüíûå ÌÒÒ, òàê è èõ ñáîðêè ïî-
çâîëÿþò â òîé èëè èíîé ìåðå ðåøàòü çàäà÷è îõëàæ-
äåíèÿ è òåðìîñòàáèëèçàöèè ðàçëè÷íûõ âèäîâ ìèíè-
àòþðíûõ óñòðîéñòâ. Ìíîãèå ïðîáëåìû ñîçäàíèÿ ÌÒÒ
è èõ âíåäðåíèÿ ðåøåíû, îäíàêî äî ñèõ ïîð îñòàåòñÿ
äîñòàòî÷íî áîëüøîå êîëè÷åñòâî íåðåøåííûõ ïðî-
áëåì, ê êîòîðûì îòíîñÿòñÿ êàê êîíñòðóêòèâíîå èñ-
ïîëíåíèå ÌÒÒ, èõ çàïðàâêà, òàê è âëèÿíèå ðàçìåðîâ
è ôîðìû íà òåïëîïåðåäàþùèå õàðàêòåðèñòèêè ÌÒÒ.
Íàñòîÿùåå èññëåäîâàíèå ïîñâÿùåíî èçó÷åíèþ
òåïëîïåðåäàþùèõ õàðàêòåðèñòèê ÌÒÒ è ôàêòîðîâ,
âëèÿþùèõ íà íèõ.
Áûëè ðàçðàáîòàíû ìåäíûå òåïëîâûå òðóáû âíåøíèì
äèàìåòðîì 2, 4, 6 ìì è äëèíîé 100 ìì. Âíóòðåííèå äèà-
ìåòðû áûëè ñîîòâåòñòâåííî ðàâíû 1,3, 3 è 5 ìì. Ïî âñåé
äëèíå âíóòðåííåãî ïðîñòðàíñòâà ÌÒÒ ðàñïîëàãàëàñü ìå-
òàëëîâîëîêíèñòàÿ êàïèëëÿðíî-ïîðèñòàÿ ñòðóêòóðà, êî-
òîðàÿ çàíèìàëà íå áîëåå 20% ñå÷åíèÿ ïàðîâîãî êàíàëà.
Çàïðàâêà òåïëîíîñèòåëåì (ýòèëîâûé ñïèðò) ïðîèçâîäè-
ëàñü ïóòåì ïåðåêîíäåíñàöèè åãî ïî ñïåöèàëüíî ðàçðàáî-
òàííîé ìåòîäèêå.
Èññëåäîâàíèå ïðîâîäèëîñü íà ýêñïåðèìåíòàëüíîì
ñòåíäå. Ïîäâîä òåïëîòû ê çîíå èñïàðåíèÿ îñóùåñòâëÿë-
ñÿ ñ ïîìîùüþ îìè÷åñêîãî íàãðåâàòåëÿ. Îòâîä òåïëîòû îò
çîíû êîíäåíñàöèè ïðîèçâîäèëñÿ ñ ïîìîùüþ ïðîòî÷íîé
âîäû îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû è ðàñõîäà. Òåìïåðàòó-
ðû â çîíàõ ÌÒÒ èçìåðÿëèñü ìåäü-êîíñòàíòàíîâûìè òåð-
ìîïàðàìè è ðåãèñòðèðîâàëèñü ìèëëèâîëüòìåòðîì Ù300.
Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè ñòóïåí÷àòîì ïîâûøå-
íèè íàãðóçêè. Ðåãèñòðàöèÿ ïîêàçàíèé òåðìîïàð ïðîâî-
äèëàñü ïðè óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå. Òåðìè÷åñêîå ñî-
ïðîòèâëåíèå ÌÒÒ îïðåäåëÿëîñü êàê îòíîøåíèå ðàçíî-
ñòè ñðåäíåïîâåðõíîñòíûõ òåìïåðàòóð êîðïóñà â çîíàõ
èñïàðåíèÿ è êîíäåíñàöèè ê ïåðåäàâàåìîìó òåïëîâîìó
ïîòîêó. Êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è â çîíå èñïàðåíèÿ ðàñ-
ñ÷èòûâàëèñü êàê îòíîøåíèå ïåðåäàâàåìîãî òåïëîâîãî
ïîòîêà ê ïëîùàäè ïîâåðõíîñòè âíóòðåííåãî ñå÷åíèÿ çîíû
èñïàðåíèÿ è ê ðàçíîñòè òåìïåðàòóð çîíû èñïàðåíèÿ è
òåìïåðàòóðû ïàðà. Òåìïåðàòóðà ïàðà ïðèíèìàëàñü ðàâ-
íîé òåìïåðàòóðå êîðïóñà â çîíå òðàíñïîðòà.
 êà÷åñòâå îñíîâíûõ ôàêòîðîâ, îêàçûâàþùèõ
íàèáîëåå ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà òåïëîïåðåäàþ-
ùèå õàðàêòåðèñòèêè ìèíèàòþðíûõ òåïëîâûõ òðóá,
áûëè îïðåäåëåíû: ðàñõîä îõëàæäàþùåé æèäêîñòè
â çîíå êîíäåíñàöèè ñ âíåøíåé ñòîðîíû ÌÒÒ, ïåðåäà-
âàåìûé òåïëîâîé ïîòîê è îðèåíòàöèÿ òåïëîâîé òðó-
áû â ïðîñòðàíñòâå. Ñðàâíèâàëèñü õàðàêòåðèñòèêè
ïðè ãîðèçîíòàëüíîì è âåðòèêàëüíîì ðàñïîëîæåíèè
ÌÒÒ â ïðîñòðàíñòâå.
Îïðåäåëåíèå òåïëîïåðåäàþùèõ õàðàêòåðèñòèê
ÌÒÒ ïîêàçàëî, ÷òî òåìïåðàòóðíûé óðîâåíü è ïåðå-
äàâàåìûé òåïëîâîé ïîòîê çàâèñÿò êàê îò ðåæèìíûõ
ïàðàìåòðîâ èñïûòàíèé, òàê è îò ðàçìåðîâ ñàìèõ òåï-
ëîâûõ ìèêðîòðóá, ïðè÷åì òåïëîïåðåäàþùèå õàðàê-
òåðèñòèêè òàêæå çàâèñÿò îò îðèåíòàöèè òðóá â ïðî-
ñòðàíñòâå. ×åì ìåíüøå äèàìåòð ÌÒÒ, òåì áîëüøåå
âëèÿíèå îêàçûâàþò âíåøíèå óñëîâèÿ íà èõ òåïëî-
ïåðåäàþùèå õàðàêòåðèñòèêè.
Âëèÿíèå ðàñõîäà îõëàæäàþùåé âîäû (G) íà òåïëî-
ïåðåäàþùèå õàðàêòåðèñòèêè ÌÒÒ çàìå÷åíî ëèøü ïðè
âåðòèêàëüíîì èõ ðàñïîëîæåíèè, êîãäà çîíà èñïàðå-
íèÿ íàõîäèëàñü íèæå çîíû êîíäåíñàöèè (ðèñ. 1, à).
Ñ ïîâûøåíèåì ðàñõîäà ïðèáëèçèòåëüíî â äâà ðàçà
òåìïåðàòóðà â çîíå èñïàðåíèÿ Tçè ñíèæàëàñü. Ýòî
ñíèæåíèå äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 2 ìì ñîñòàâèëî ïðè-
áëèçèòåëüíî 20%, äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 4 ìì � 10%,
à äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 6 ìì � íå áîëåå 5%. Ýòî
ãîâîðèò î òîì, ÷òî â çîíå êîíäåíñàöèè âíóòðè ÌÒÒ
êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è ñîèçìåðèìû ñ êîýôôè-
öèåíòàìè òåïëîîòäà÷è âî âíåøíåé ÷àñòè, ãäå ïðîòå-
êàåò îõëàæäàþùàÿ æèäêîñòü ñ îïðåäåëåííûì ðàñ-
õîäîì. Ïðè âåðòèêàëüíîì ðàñïîëîæåíèè ÌÒÒ òåï-
ëîíîñèòåëü çà ñ÷åò ñèë ãðàâèòàöèè ëåãêî óäàëÿëñÿ
èç çîíû êîíäåíñàöèè. Êîíäåíñàò òàì íå íàêàïëèâàë-
ñÿ. Îí èìåë íåáîëüøóþ òîëùèíó, ôîðìèðóþùóþñÿ
à)
á)
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü òåìïåðàòóðû çîíû èñïàðåíèÿ ÌÒÒ
îò ïåðåäàâàåìîé ìîùíîñòè (Q) ïðè ðàçëè÷íûõ ðàñõîäå
îõëàæäàþùåé âîäû â çîíå êîíäåíñàöèè, ðàñïîëîæåíèè
ÌÒÒ â ïðîñòðàíñòâå è èõ äèàìåòðå:
à � âåðòèêàëüíîå ðàñïîëîæåíèå; á � ãîðèçîíòàëüíîå
1, 2 � ∅2 ìì; 3, 4 � ∅4 ìì; 5, 6 � ∅6 ìì; 1, 3, 5 �
G=1,85·10�3 êã/ñ; 2, 4, 6 � G=3,8·10�3 êã/ñ
1 2
3
� 1
� 2
� 3
� 4
� 5
� 6
0 2 4 6 8 10 12 Q, Âò
Tçè,
°C
80
60
40
20
0 2 4 6 8 10 12 Q, Âò
1 2 3
4 5
6
Tçè,
°C
80
60
40
20
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 3
33
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
è óäåðæèâàþùóþñÿ òàì çà ñ÷åò ñèë ïîâåðõíîñòíîãî
íàòÿæåíèÿ, ÷òî ñïîñîáñòâîâàëî áîëåå èíòåíñèâíîìó
òåïëîîáìåíó â ýòîé çîíå. È ïîýòîìó óâåëè÷åíèå
ñêîðîñòè îìûâàíèÿ îõëàæäàþùåé æèäêîñòè ïðèâî-
äèò ê ñíèæåíèþ òåìïåðàòóðû â çîíå êîíäåíñàöèè
(Tçê), à ñîîòâåòñòâåííî, è Tçè.
Ñîâñåì äðóãàÿ êàðòèíà íàáëþäàëàñü ïðè ãîðè-
çîíòàëüíîì ðàñïîëîæåíèè ÌÒÒ â ïðîñòðàíñòâå (ñì.
ðèñ. 1, á). Âëèÿíèå ðàñõîäà îõëàæäàþùåé âîäû íà
òåìïåðàòóðó â çîíå èñïàðåíèÿ äëÿ âñåõ ÌÒÒ â äèà-
ïàçîíå ïðèâåäåííûõ òåïëîâûõ íàãðóçîê ïî÷òè íå
íàáëþäàëîñü. Ýòî ñâèäåòåëüñòâóåò î òîì, ÷òî êîýô-
ôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è â çîíå êîíäåíñàöèè ïðàêòè-
÷åñêè îñòàâàëèñü íåèçìåííûìè, à ìîæåò áûòü, è ïî-
íèæàëèñü, íåñìîòðÿ íà óâåëè÷åíèå èíòåíñèâíîñòè
òåïëîîòäà÷è ñ íàðóæíîé ñòîðîíû ÌÒÒ. Òàêîå óò-
âåðæäåíèå èìååò ìåñòî, åñëè ðàññìîòðåòü ïðîöåññ
ïåðåäà÷è òåïëîòû âíóòðè ÌÒÒ ïðè ãîðèçîíòàëüíîì
åå ðàñïîëîæåíèè. Âîçâðàùåíèå êîíäåíñàòà èç çîíû
êîíäåíñàöèè â çîíó èñïàðåíèÿ îñóùåñòâëÿëñÿ òîëü-
êî çà ñ÷åò êàïèëëÿðíûõ ñèë ïî ìåòàëëîâîëîêíèñòîé
êàïèëëÿðíî-ïîðèñòîé ñòðóêòóðå, òðàíñïîðòíûå âîç-
ìîæíîñòè êîòîðîé îãðàíè÷åíû. Ýòî ïðèâîäèëî ê
óâåëè÷åíèþ òîëùèíû ïëåíêè êîíäåíñàòà â ýòîé çîíå
è, ñîîòâåòñòâåííî, ê ñíèæåíèþ èíòåíñèâíîñòè òåïëî-
îáìåíà.
Ïðè âåðòèêàëüíîì ðàñïîëîæåíèè ÷àñòü òåïëîíî-
ñèòåëÿ çà ñ÷åò ñèë òÿãîòåíèÿ ñëèâàëàñü â çîíó èñïà-
ðåíèÿ. Ýòî ÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûì èñòî÷íèêîì
ïîâûøåíèÿ òåïëîïåðåäàþùåé ñïîñîáíîñòè ÌÒÒ.
Îäíàêî ïðè ñíèæåíèè ñå÷åíèÿ ïàðîâîãî ïðîñòðàí-
ñòâà, ÷òî ìîæíî íàáëþäàòü äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì íèæå
4 ìì, ïîâûøàëîñü ñîïðîòèâëåíèå ïàðîâîìó ïîòîêó,
êîòîðûé ìîã çàõâàòûâàòü ÷àñòü òåïëîíîñèòåëÿ è
ïåðåìåùàòü åãî íàçàä â çîíó êîíäåíñàöèè. Ýòî, â
ñâîþ î÷åðåäü, ïðèâîäèëî ê óõóäøåíèþ ñíàáæåíèÿ
òåïëîíîñèòåëåì çîíû èñïàðåíèÿ. Äåôèöèò òåïëîíî-
ñèòåëÿ â ýòîé çîíå ïðèâîäèë ê îñóøåíèþ íåêîòîðî-
ãî ó÷àñòêà êàïèëëÿðíîé ñòðóêòóðû è, òåì ñàìûì, ê
óõóäøåíèþ òåïëîïåðåäàþùèõ õàðàêòåðèñòèê ÌÒÒ.
È ÷åì ìåíüøèì áóäåò ñå÷åíèå ïàðîâîãî ïðîñòðàí-
ñòâà, òåì áîëüøèì áóäåò âëèÿíèå åãî íà òåïëîïåðå-
äàþùèå õàðàêòåðèñòèêè ÌÒÒ. Òàêîå æå ÿâëåíèå ìî-
æåò èìåòü ìåñòî è ïðè ãîðèçîíòàëüíîì ðàñïîëîæå-
íèè òàêèõ ÌÒÒ. Îäíàêî, âèäèìî, áîëåå îðãàíèçîâàí-
íûé õàðàêòåð äâèæåíèÿ òåïëîíîñèòåëÿ ïî êàïèë-
ëÿðíîé ñòðóêòóðå ñíèæàë ýôôåêò çàõâàòà êîíäåíñà-
òà ïàðîâûì ïîòîêîì. È äëÿ ìàëûõ ðàñõîäîâ îõ-
ëàæäàþùåé âîäû (G=1,85·10�3 êã/ñ) ìû íàáëþäàëè,
÷òî äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 2 ìì ïðè âåðòèêàëüíîì èõ
ðàñïîëîæåíèè òåìïåðàòóðà â çîíå èñïàðåíèÿ áûëà
âûøå, ÷åì ïðè ãîðèçîíòàëüíîé îðèåíòàöèè. Òàê, äëÿ
Q=3 Âò òåìïåðàòóðà Tçè ïðè âåðòèêàëüíîì ïîëîæå-
íèè äîñòèãàëà 90°Ñ, à ïðè ãîðèçîíòàëüíîì � 73°Ñ
(ñì. ðèñ. 1).
Äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 4 ìì è âûøå ïðè ãîðèçîí-
òàëüíîì èõ ðàçìåùåíèè òåìïåðàòóðà â çîíå èñïàðå-
íèÿ óâåëè÷èâàëàñü ïî ñðàâíåíèþ ñ âåðòèêàëüíûì èõ
ïîëîæåíèåì. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà çàâèñèìîñòü òåì-
ïåðàòóðû â çîíå èñïàðåíèÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 6 ìì îò
ïåðåäàâàåìîé ìîùíîñòè ïðè ãîðèçîíòàëüíîì è âåðòè-
êàëüíîì åå ðàñïîëîæåíèè. Ðàñõîä îõëàæäàþùåé âîäû
â ýòèõ îïûòàõ áûë îäèíàêîâûì (G=1,85·10�3 êã/ñ).
Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî ïðè ãîðèçîíòàëüíîì ðàçìå-
ùåíèè ïðè ìîùíîñòè âûøå 35 Âò óæå íàáëþäàþòñÿ
êðèçèñíûå ÿâëåíèÿ, êîòîðûå ñâèäåòåëüñòâóþò î âîç-
ìîæíîì ÷àñòè÷íîì âûñûõàíèè òåïëîíîñèòåëÿ â çîíå
èñïàðåíèÿ è, êàê ñëåäñòâèå, ñíèæåíèè èíòåíñèâíîñòè
òåïëîîáìåíà.
Ðàññìîòðèì ðàáîòó ÌÒÒ ïðè ïîäâåäåíèè ê åå
çîíå èñïàðåíèÿ òåïëîâîãî ïîòîêà è ïðè îìûâàíèè
åãî çîíû êîíäåíñàöèè îõëàæäàþùåé æèäêîñòüþ.
Îáùåå òåðìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå òàêîé ñèñòåìû
áóäåò ðàâíÿòüñÿ ñóììå òåðìè÷åñêèõ ñîïðîòèâëåíèé
åå ýëåìåíòîâ, à èìåííî:
� òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñòåíêè ÌÒÒ â
çîíå èñïàðåíèÿ
Rñòè=δñò / λñòFçè,
� òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ òåïëîîòäà÷è â
çîíå èñïàðåíèÿ
Rçè=1/αçèFçè,
ãäå αçè � êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è â çîíå èñïàðåíèÿ
ÌÒÒ;
� òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â ïàðîâîì ïðî-
ñòðàíñòâå
Rïï=(Tïçè�Tïçê)/Q,
� òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â çîíå êîíäåí-
ñàöèè
Rçê=1/αçêFçê,
� òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñòåíêè ÌÒÒ â
çîíå êîíäåíñàöèè
Rñòê=δñò/λñòFçê.
Ñóììàðíîå òåðìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ÌÒÒ ðàâ-
íÿåòñÿ:
RÌÒÒ=Rñòè+Rçè+Rïï+Rçê+Rñòê.
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü Òçè îò Q äëÿ ÌÒÒ ∅6 ìì:
1 � ãîðèçîíòàëüíîå ðàñïîëîæåíèå; 2 � âåðòèêàëüíîå
Òçè, °Ñ
100
60
20
0 10 20 30 40 Q, Âò
1
2
òîëùèíà ñòåíêè ÌÒÒ;
êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè ìàòåðèàëà
ñòåíêè;
ïëîùàäü çîíû èñïàðåíèÿ;
ãäå δñò �
λñò �
Fçè�
òåìïåðàòóðà ïàðà â çîíàõ èñïàðåíèÿ
è êîíäåíñàöèè, ñîîòâåòñòâåííî;
ïåðåäàâàåìûé òåïëîâîé ïîòîê;
ãäå Tïçè è Tïçê �
Q �
êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è â çîíå êîíäåíñà-
öèè ÌÒÒ;
ïëîùàäü çîíû êîíäåíñàöèè;
ãäå αçê �
Fçê �
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 3
34
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Aíàëèçèðóÿ òåðìè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ, ìîæíî
îöåíèòü âêëàä êàæäîãî èç íèõ â îáùåå òåðìè÷åñêîå
ñîïðîòèâëåíèå ÌÒÒ.
Òàê êàê òîëùèíó ñòåíêè δñò ÌÒÒ ñòàðàþòñÿ âûá-
ðàòü ìèíèìàëüíûõ ðàçìåðîâ è â êà÷åñòâå ìàòåðèàëà
îáû÷íî èñïîëüçóþò íàèáîëåå òåïëîïðîâîäíûå (íà-
ïðèìåð ìåäü), òî òåðìè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ Rñòè è
Rñòê áóäóò èìåòü íàñòîëüêî íèçêèå çíà÷åíèÿ, ÷òî èõ
âêëàä â ðàñ÷åòàõ ìîæíî íå ó÷èòûâàòü.
Òåðìè÷åñêèå ñîïðîòèâëåíèÿ Rçè è Rçê çàâèñÿò îò
èíòåíñèâíîñòè òåïëîîòäà÷è â çîíàõ èñïàðåíèÿ è êîí-
äåíñàöèè, à òàêæå îò ïëîùàäè ýòèõ çîí. Çíà÷åíèå
êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è â çîíå èñïàðåíèÿ áóäåò
çàâèñåòü îò ðåæèìà òåïëîîáìåíà â íåé. Ñ ïîâûøå-
íèåì òåïëîâîãî ïîòîêà ðåæèìû òåïëîîáìåíà âíóòðè
ÌÒÒ áóäóò ïåðåõîäèòü îò êîíâåêòèâíîãî òåïëîîá-
ìåíà ê ïóçûðüêîâîìó ðåæèìó êèïåíèÿ, è äàëüøå
ìîãóò çàõîäèòü äàæå â îáëàñòü ïåðåõîäíîãî êèïå-
íèÿ, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïðåäåëüíûì òåïëîïåðåäàþ-
ùèì õàðàêòåðèñòèêàì òàêèõ ÌÒÒ.
Òåðìè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì â ïàðîâîì ïðîñòðàí-
ñòâå ïðè ðàñ÷åòå îáùåãî òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëå-
íèÿ äëÿ òåïëîâûõ òðóá áîëüøîãî ðàçìåðà îáû÷íî
ïðåíåáðåãàþò. Íî äëÿ ìèíèàòþðíûõ òåïëîâûõ òðóá,
ïî âñåé âåðîÿòíîñòè, ó÷èòûâàòü Rïï íåîáõîäèìî, ïî-
ñêîëüêó ïðè ìàëåíüêèõ ðàçìåðàõ ïàðîâîãî ïðîñòðàí-
ñòâà è âîçìîæíîãî ñíàðÿäíîãî ðåæèìà òå÷åíèÿ (ïðè
êîòîðîì ïàðîì çàõâàòûâàåòñÿ ÷àñòü òåïëîíîñèòåëÿ
è íåñåòñÿ â çîíó êîíäåíñàöèè) ïåðåïàä òåìïåðàòóð
ïàðà ìîæåò áûòü ñóùåñòâåííûì. Òîãäà òåðìè÷åñêîå
ñîïðîòèâëåíèå Rïï áóäåò èìåòü çíà÷åíèÿ, ñðàâíèìûå
ñ Rçè è Rçê.
Òàêèì îáðàçîì, îáùåå òåðìè÷åñêîå ñîïðîòèâëå-
íèå òåïëîâîé ìèêðîòðóáû RÌÒÒ áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ
â îñíîâíîì òåðìè÷åñêèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè Rçè, Rçê
è (âîçìîæíî, â ìåíüøåé ñòåïåíè) Rïï. Ïîäòâåðæäå-
íèåì ñêàçàííîìó ñëóæèò ðèñ. 3, ãäå ìîæíî óâèäåòü,
÷òî ñ óâåëè÷åíèåì íàãðóçêè òåðìè÷åñêîå ñîïðîòèâ-
ëåíèå ÌÒÒ ïàäàåò äî íåêîòîðîãî ïðåäåëà, à çàòåì
ëèáî ñòàáèëèçèðóåòñÿ, ëèáî íà÷èíàåò ìåäëåííî âîç-
ðàñòàòü. Òàê, íà ðèñ. 3, à (ëèíèÿ 1) äëÿ ÌÒÒ äèàìåò-
ðîì 6 ìì ïðè âåðòèêàëüíîì åå ðàñïîëîæåíèè íà-
áëþäàåòñÿ ìîíîòîííîå ñíèæåíèå òåðìè÷åñêîãî ñî-
ïðîòèâëåíèÿ äî çíà÷åíèé RÌÒÒ=1,1°Ñ/Âò ïðè óâå-
ëè÷åíèè òåïëîâîãî ïîòîêà äî 30 Âò, à çàòåì ñòàáè-
ëèçàöèÿ íà ýòîì óðîâíå. Ïðè ãîðèçîíòàëüíîì ðàñïî-
ëîæåíèè òàêîé ÌÒÒ òåðìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå äî-
õîäèò äî ìèíèìóìà ïðè 15 Âò, è ïðè ýòîì RÌÒÒ ñòà-
áèëèçèðóåòñÿ íà óðîâíå ïðèáëèçèòåëüíî 1,8°Ñ/Âò
(ëèíèÿ 2). Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå íàãðóçêè ïðèâî-
äèò ê ìåäëåííîìó ðîñòó RÌÒÒ, ÷òî ãîâîðèò èëè î
ñíèæåíèè èíòåíñèâíîñòè òåïëîîòäà÷è â çîíàõ èñïà-
ðåíèÿ è êîíäåíñàöèè, èëè îá óâåëè÷åíèè ðàçíîñòè
òåìïåðàòóð ïàðà â ýòèõ çîíàõ. Âîçìîæíî, ýòî ñëåä-
ñòâèå ñóììàðíîãî âëèÿíèÿ ýòèõ ôàêòîðîâ. Ðàñõîä
îõëàæäàþùåé æèäêîñòè ïðè ýòîì ñëàáî âëèÿåò íà
çíà÷åíèå òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ.
Ïðèáëèçèòåëüíî òàêàÿ æå êàðòèíà íàáëþäàåòñÿ
ó ÌÒÒ äèàìåòðîì 2 ìì. Ñíà÷àëà èäåò ñíèæåíèå
òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, ïîòîì ñòàáèëèçàöèÿ è
äàëüíåéøèé ðîñò RÌÒÒ (ðèñ. 3, á). Ïðè ýòîì íàáëþ-
äàåòñÿ ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå íà RÌÒÒ ðàñõîäà îõ-
ëàæäàþùåé æèäêîñòè. Îäíàêî çíà÷åíèÿ RÌÒÒ íå ñíè-
æàþòñÿ íèæå 14°Ñ/Âò.
Ñóùåñòâåííîå ðàçëè÷èå ìåæäó çíà÷åíèÿìè RÌÒÒ
äëÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì 6 è 2 ìì ãîâîðèò î âëèÿíèè
ðàçìåðîâ âíóòðåííåãî ïàðîâîãî êàíàëà íà òåïëîôè-
çè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðîöåññîâ, êîòîðûå ïðîòå-
êàþò â òåïëîâûõ òðóáàõ ìàëåíüêîãî ðàçìåðà. Ïðè
ýòîì ñíèæåíèå ðàçìåðîâ ïàðîâîãî ïðîñòðàíñòâà òåï-
ëîâûõ òðóá ïðèâîäèò ê óõóäøåíèþ èõ òåïëîïåðåäà-
þùèõ õàðàêòåðèñòèê. Åñëè ðàññ÷èòàòü êîýôôèöèåí-
òû òåïëîîòäà÷è â çîíàõ èñïàðåíèÿ ÌÒÒ äèàìåòðîì
2, 4 è 6 ìì ïðè èõ ìèíèìàëüíûõ òåðìè÷åñêèõ ñîïðî-
òèâëåíèÿõ, òî ïîëó÷èì êàðòèíó âëèÿíèÿ ðàçìåðîâ
íà òåïëîïåðåäàþùèå õàðàêòåðèñòèêè ÌÒÒ.
Êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è ðàññ÷èòûâàëèñü êàê
îòíîøåíèå ïåðåäàâàåìîãî òåïëîâîãî ïîòîêà ê ïëî-
ùàäè ïîâåðõíîñòè âíóòðåííåãî ñå÷åíèÿ çîíû èñïà-
ðåíèÿ è ê ðàçíîñòè òåìïåðàòóð çîíû èñïàðåíèÿ è
ïàðà. Òåìïåðàòóðà ïàðà ïðèíèìàëàñü ðàâíîé òåìïå-
ðàòóðå êîðïóñà â çîíå òðàíñïîðòà. Òàê, äëÿ ÌÒÒ
äèàìåòðîì 2 ìì êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è â çîíå
èñïàðåíèÿ ðàâíÿåòñÿ 960 Âò/(ì2·°Ñ), à äëÿ äèàìåòðà
4 ìì αçè ïîâûøàåòñÿ äî çíà÷åíèé 3000 Âò/(ì2·°Ñ).
 òî æå âðåìÿ äëÿ òåïëîâîé ìèêðîòðóáû äèàìåòðîì
6 ìì αçè äîñòèãàåò çíà÷åíèé óæå 5000 Âò/(ì2·°Ñ).
Ìàêñèìàëüíûå òåïëîâûå íàãðóçêè, êîòîðûå ïå-
ðåäàþò ÌÒÒ, îïðåäåëÿëèñü ïî çàâèñèìîñòÿì T=f(Q)
ïðè õàðàêòåðíîì èçãèáå êðèâûõ. Ïîñëå òàêîãî èç-
ãèáà óâåëè÷åíèå ìîùíîñòè ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåí-
íîìó ïîâûøåíèþ òåìïåðàòóðû çîíû èñïàðåíèÿ. Åñëè
ðàññìîòðåòü ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóð ïî äëèíå ÌÒÒ,
òî ýòî íàèáîëåå çàìåòíî â îáëàñòè çîíû èñïàðåíèÿ.
Ïîñëå íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ ïîäâîäèìîé ìîùíîñòè
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ÌÒÒ ∅6 ìì (à) è 2 ìì (á) îò Q:
1 � âåðòèêàëüíîå ðàñïîëîæåíèå; 2, 3 � ãîðèçîíòàëüíîå ðàñïîëîæåíèå; 1, 2 � G = 1,85·10�3 êã/ñ; 3 � G = =3,8·10�3 êã/ñ
RÌÒÒ,
°Ñ/Âò
20
16
12
0 2 4 6 8 Q, Âò
1
2
3
á)RÌÒÒ,
°Ñ/Âò
2
1
0 10 20 30 40 Q, Âò
1
2
à)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 3
35
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÌÈÊÐÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü Òçè ÌÒÒ îò ïëîòíîñòè òåïëîâîãî
ïîòîêà (q):
1, 4, 5 � ∅2 ìì; 2 � ∅4 ìì; 3 � ∅6 ìì; 4 � äàííûå ðàáîòû [5];
5 � äàííûå [8]
Òçè, °Ñ
140
100
60
20
0 2 4 6 q,Âò/ñì2
� 1
� 2
� 3
� 4
� 5
òåìïåðàòóðà â çîíå èñïàðåíèÿ çíà÷èòåëüíî âîçðàñ-
òàåò (ñì. ðèñ. 2, ëèíèÿ 1).
Âàæíîé õàðàêòåðèñòèêîé òåïëîïåðåäàþùåé ñïî-
ñîáíîñòè ÌÒÒ ÿâëÿþòñÿ óäåëüíûå òåïëîâûå íàãðóç-
êè â çîíå èñïàðåíèÿ, êîòîðûå íåîáõîäèìî çíàòü ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè ñèñòåì îõëàæäåíèÿ äëÿ ìèíèàòþð-
íûõ òåïëîâûäåëÿþùèõ óñòðîéñòâ. Íà ðèñ. 4 ïðåä-
ñòàâëåíû çàâèñèìîñòè òåìïåðàòóðû çîíû èñïàðåíèÿ
îò ïëîòíîñòè òåïëîâîãî ïîòîêà ïî äàííûì íàñòîÿ-
ùåãî èññëåäîâàíèÿ, à òàêæå ïî ðåçóëüòàòàì ðàáîò
[5] è [8]. Èç ðèñóíêà âèäíî, ÷òî â äèàïàçîíå óäåëü-
íûõ òåïëîâûõ íàãðóçîê îò 0 äî 2 Âò/ñì2 äëÿ ÌÒÒ
äèàìåòðîì 2 ìì ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííîãî èññëåäî-
âàíèÿ îòëè÷àþòñÿ îò ïðåäñòàâëåííûõ äðóãèìè àâ-
òîðàìè. Ïðè ýòîì óðîâåíü òåìïåðàòóð ÌÒÒ, èññëå-
äîâàííûõ â ýòîì äèàïàçîíå íàãðóçîê, ïðèáëèçèòåëü-
íî â äâà ðàçà íèæå, ÷åì â ðàáîòå [8] äëÿ òðóá äèà-
ìåòðîì 2 ìì, è â 1,5 ðàçà íèæå, ÷åì â ðàáîòå [5].
***
Òàêèì îáðàçîì, ïðîâåäåííîå èññëåäîâàíèå ìèíè-
àòþðíûõ òåïëîâûõ òðóá ïîêàçàëî, ÷òî äëÿ ñîçäàíèÿ
ýôôåêòèâíûõ òåïëîïåðåäàþùèõ óñòðîéñòâ íà îñíî-
âå ÌÒÒ íåîáõîäèìî çíàòü êîëè÷åñòâåííîå âëèÿíèå
îïðåäåëÿþùèõ ôàêòîðîâ, ïðè êîòîðûõ âîçìîæíà
ñòàáèëèçàöèÿ òåìïåðàòóðíîãî óðîâíÿ ìèêðîýëåêò-
ðîííûõ óñòðîéñòâ â çàäàííûõ ïðåäåëàõ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ôåäàñþê Ä. Â. Ìåòîäè òà çàñîáè òåïëîâîãî ïðîåê-
òóâàííÿ ì³êðîåëåêòðîííèõ ïðèñòðî¿â.� Ëüâ³â: Âèä-âî ÄÓ
�Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà�, 1999.
2. Ñåìåíà Ì. Ã., Ãåðøóíè À. Í., Çàðèïîâ Â. Ê. Òåï-
ëîâûå òðóáû ñ ìåòàëëîâîëîêíèñòûìè êàïèëëÿðíûìè
ñòðóêòóðàìè.� Ê.: Âèùà øêîëà, 1984.
3. Ñìèðíîâ Ã. Ô., Öîé À. Ä. Òåïëîîáìåí ïðè ïàðîîá-
ðàçîâàíèè â êàïèëëÿðàõ è êàïèëëÿðíî-ïîðèñòûõ ñòðóê-
òóðàõ.� Ì.: Èçä-âî ÌÝÈ, 1999.
4. Cotter T. P. Principles and prospects of micro heat
pipes // Proc. 5th Int. Heat Pipe Conf.� Tsukuba, Japan.�
1984.� Ð. 328�335.
5. Zhang Ji. Wang Caijou, Yang Xiuqin, Zhou Zeqing.
Experimental investigation of the heat transfer characte-
ristics of the micro heat pipes // 8th Int. Heat Pipe
Conf.� Bejing, China.� 1992.� P. c-p11, 1�5.
6. Chen II., Groll II., Rosler S. Micro heat pipes:
experimental investigation and theoretical modelling //
Ibid.� P. c-3, 1�5.
7. Li T., Cao L., Xiang L. Research and application for
the heat transfer performance of small heat pipes // Ibid.�
P. b-p26, 1�3.
8. Lee Y. S., Lee Y. P., Lee Y. An experimental study
on micro two-phase closet thermosyphons with inserts //
Ibid.� P. c-p1, 1�5.
9. Schneider M., Yoshida M., Groll M. Investigation of
interconnected mini heat pipe arrays for micro electronics
cooling // 11th Intern. Heat Pipe Conf.� Musashinoshi
Tokyo, Japan.� Sept. 14, 1999.� Vol. 1, A 1-2.� P. 7�9.
10. Mallik A. K., Peterson G. P., Weichold M. H. On
the use of micro heat pi pes as an integral part of
semiconductor devices // Transactions of the ASME
Journal of Electronic Packaging.� December 1992.� Vol.
114.� P. 436 � 442.
â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ï
îðòô
åë
å ðåäàê
ö
è
è
â
ï
îðòô
åë
å ðåäàê
ö
è
è
â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèèâ
ï
îð
òô
åë
å
ð
åä
àê
ö
è
è
â
ï
îð
òô
åë
å
ð
åä
àê
ö
è
è
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ïîâûøåíèå äîñòîâåðíîñòè îòáðàêîâêè ÁÈÑ íà îñíîâå ìåòîäà ïîíèæåíèÿ ïèòàþùåãî íàïðÿæå-
íèÿ. À. È. Áåëîóñ, Â. À. Åìåëüÿíîâ, Ñ. À. Åôèìåíêî, À. Â. Ïðèáûëüñêèé (Áåëàðóñü, ã. Ìèíñê)
Ñòðóêòóðà è ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà âàðèçîííûõ ñëîåâ íà îñíîâå òâåðäûõ ðàñòâîðîâ
CdHgTe äëÿ äâóõïîëîñíûõ èíôðàêðàñíûõ ôîòîðåçèñòîðîâ. À. È. Âëàñåíêî, Ç. Ê. Âëàñåíêî,
Â. À. Ãíàòþê, À. Á. Ñìèðíîâ, È. Â. Êóðèëî, È. À. Ðóäûé, È. È. Èæíèí (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Ïîäëîæêè, ìåòîäû è òåõíîëîãè÷åñêèå ñðåäñòâà èçãîòîâëåíèÿ ÌÏË äëÿ ÃÈÑ ÊÂ×-äèàïàçîíà.
À. Å. Êðåíäåëåâ (Ðîññèÿ, ã. Áàëàøèõà)
Ðåøåíèå çàäà÷è ãàçîâîãî äåìïôèðîâàíèÿ ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ìèêðîýëåêòðîííûõ ëèíåé-
íûõ è óãëîâûõ àêñåëåðîìåòðîâ. Í. Ã. ×åðíÿê, Î. Â. Ñòåöåíêî (Óêðàèíà, ã. Êèåâ)
Îñîáåííîñòè àâòîìàòèçàöèè äèîäíûõ ðåàêòîðíûõ ñèñòåì ìèêðîòðàâëå-
íèÿ. À. Ì. Áóäÿíñêèé, Â. È. Ôàðåíèê, À. Ï. ßöêîâ (Óêðàèíà,
ã. Õàðüêîâ)
Óñëîâèÿ áàëàíñà ìèêðîýëåêòðîííûõ áàëàíñíûõ ñåíñîðîâ ñ êàòóøêàìè
êâàäðàòíîé è òðåóãîëüíîé ôîðìû. Î. Í. Íåãîäåíêî, Ñ. Ã. Êîøåëåâ, Â.
È. Ñåìåíöîâ, Þ. Ï. Ìàðäàìøèí (Ðîññèÿ, ã. Òàãàíðîã)
|