صفحه خنک کننده مایع میکروکانالی با محلول های حرارتی اتاق بخار

با پیشرفت سریع فناوری ارتباطات، قدرت حرارتی دستگاه های الکترونیکی نیز به طور مداوم در حال افزایش است. مصرف برق هر نسل در حال تکامل از محصولات حدود 30 تا 50 درصد افزایش می یابد. افزایش مداوم در چگالی شار حرارتی تراشه مستقیماً اتلاف حرارت و قابلیت اطمینان تراشه را محدود می کند. در عین حال، به دلیل مصرف برق زیاد و ظرفیت ناکافی اتاق کامپیوتر موجود، اتاق کامپیوتر با فشار قابل توجهی در تامین برق و اتلاف گرما مواجه است. خنک کننده سنتی هوا به دلیل سر و صدای اتلاف گرما زیاد، مصرف انرژی بالا و ردپای زیاد آن دشوار است.

در این زمینه، مراکز داده خنک‌شونده مایع با سرورهای خنک‌شونده مایع و سایر تجهیزات پدید آمده‌اند که راه‌حل‌های جدیدی را برای خنک‌سازی و اتلاف حرارت مراکز داده ارائه می‌کنند. در تکنولوژی خنک کننده مایع غیرمستقیم که به سرعت در حال توسعه است، صفحه خنک کننده مایع جزء اصلی یک سیستم خنک کننده مایع تک فاز یا دو فاز است. قطعات الکترونیکی به سطح صفحه خنک کننده مایع متصل می شوند و گرمای قطعات الکترونیکی از طریق هدایت حرارتی به صفحه خنک کننده مایع منتقل می شود. صفحه خنک کننده مایع و سیال کار تحت انتقال حرارت همرفتی قوی و موثر قرار می گیرند.

عملکرد حرارتی یک تراشه به طول عمر دستگاه مربوط می شود. با توجه به نتایج تحقیقات، میزان خرابی قطعات الکترونیکی در زمینه ارتباطات به طور تصاعدی با دما مرتبط است، به طوری که به ازای هر 10 درجه سانتیگراد افزایش دما، میزان خرابی دو برابر می شود. در مقایسه با خنک‌کننده هوای اجباری سنتی، فناوری خنک‌کننده مایع اثر اتلاف گرما بهتر و مسیر اتلاف گرما کوتاه‌تری دارد. به عنوان یک روش اتلاف گرمای نوظهور و کارآمد، می‌تواند به طور موثرتری مشکلات اپراتورها را در مورد استفاده از تجهیزات مصرف برق بالا و شار حرارت بالا در اتاق‌های کامپیوتر برطرف کند. علاوه بر این، با افزایش مصرف برق تجهیزات و چگالی شار حرارتی، مزایای فن آوری خنک کننده مایع مانند توانایی اتلاف حرارت قوی، کاهش صدای اتاق و حفظ انرژی سبز برجسته تر می شود.

نوع جدیدی از صفحه خنک کننده مایع میکروکانالی کامپوزیت اتاق بخار. در مقایسه با تخته های سرد سنتی، توانایی اتلاف حرارت کارآمدتری دارد و برای حل مشکلات اتلاف حرارت با شار حرارتی بالا و مصرف انرژی بالا مناسب تر است. صفحه خنک کننده مایع را می توان با توجه به شکل کانال جریان به صفحه خنک کننده شیار آسیاب شده و صفحه خنک کننده میکروکانال تقسیم کرد. صفحه سرد شیار آسیاب شده با ماشین کاری شکل می گیرد و به دلیل محدودیت های پردازش، ظرفیت اتلاف حرارت آن تقریباً 65 وات بر سانتی متر مربع است. صفحه سرد میکروکانالی معمولاً به صفحه سرد با اندازه کانال 10-1000 میکرومتر اطلاق می‌شود که عمدتاً از طریق فرآیند خراش دادن باله‌ها پردازش و تشکیل می‌شود و دارای ظرفیت اتلاف حرارت تقریباً 80 W/cm2 است.

در زمینه ارتباطات، با توسعه دیجیتالی شدن، قدرت محاسباتی به رشد خود ادامه می‌دهد و چگالی شار حرارتی تراشه همچنان در حال افزایش است. انتظار می رود که چگالی توان تراشه ظرف 3 سال از 100 W/cm2 تجاوز کند. برای مصرف انرژی بالا و تراشه های شار حرارتی بالا، بردهای سرد میکروکانال معمولی دیگر قادر به پاسخگویی به نیازهای اتلاف گرما نیستند. به منظور شکستن گلوگاه اتلاف گرما، صفحات خنک‌شده با مایع میکروکانالی و VC ترکیب می‌شوند تا به طور جامع از توانایی انتشار سریع حرارت VC و توانایی انتقال حرارت صفحات خنک‌شده با مایع میکروکانالی استفاده کنند و مشکل اتلاف حرارت تراشه‌های با شار حرارتی بالا را حل کنند.

اصل کار یک صفحه خنک کننده مایع میکروکانالی مرکب با صفحه دمای یکنواخت: تراشه گرما را به مواد رابط و بیشتر به سطح تبخیر VC منتقل می کند و از ویژگی های دمایی یکنواخت VC برای دستیابی به انتشار یا مهاجرت سریع گرما استفاده می کند. سپس، انتقال حرارت همرفتی بین سیال کار و صفحه سرد به طور مداوم گرمای تولید شده توسط تراشه را می گیرد و به خنک شدن تراشه با شار حرارتی بالا دست می یابد.