表面处理技术强化CPU散热器性能研究

论文摘要

随着电子设备性能的日益提高,CPU消耗功率不断增大,导致传统以增大散热片面积和提高风扇风量为主的散热方式已不能满足热控制需求。本文研究采用表面处理技术改善散热器性能,具有工艺简单、结构紧凑、成本低廉等优势,能够很好的解决电子设备空间不足难题,对提高电子设备运行、可靠和安全性能具有重大意义。以常用CPU铝合金散热片为基础,提出了一种复合表面处理工艺,结合理论分析,建立了散热片表面强化散热模型;在综合考虑对流散热和辐射散热的基础上,研究了表面微观结构和辐射散热涂料对CPU散热性能的影响。主要研究内容如下:(1)以边界层理论为基础,在综合考虑对流和热辐射的基础上,推导出了肋片式散热片散热量的计算方法;结合工程实践应用,推导出涂料热辐射传输方程,为涂料热设计提供参考基础;(2)运用化学抛光、化学磨砂、机械喷丸、化学氧化等加工工艺在散热片表面加工出不同的微观结构,并详细描述了各中加工工艺的机理。(3)用表面粗糙度仪测量了各试样表面粗糙度的变化;并线切割分离部分试样后借助扫面电镜观察经表面处理后各试样表面的结构变化。(4)采用冷喷涂技术在处理后试样表面喷涂辐射散热涂料,详细叙述了喷涂工艺及涂料成膜机理;(5)利用红外热成像仪标定表面处理后试样表面辐射率并研究辐射率与表面微观相貌的关系;(6)建立CPU散热片实验模拟装置和风洞实验平台,改变输入功率进行对比试验,研究强制对流散热下各种试样的散热性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 CPU散热技术简介
• 1.2.1 高温伤害CPU原理
• 1.2.2 CPU常用散热方式
• 1.3 散热片热设计
• 1.4 CPU散热片国内外研究现状
• 1.5 课题研究目的及内容
• 第二章 散热片散热机理研究
• 2.1 引言
• 2.2 传热理论基础
• 2.3 边界层理论分析散热片传热机理
• 2.4 热辐射机理
• 2.5 红外辐射降温涂层的热辐射
• 2.6 本章小结
• 第三章 铝制散热片表面处理
• 3.1 引言
• 3.2 铝散热片表面预处理
• 3.3 铝散热器化学氧化处理
• 3.4 铝散热器化学磨砂处理
• 3.5 铝散热器化学抛光处理
• 3.6 铝散热器机械喷丸处理
• 3.7 试样表面粗糙度测量
• 3.7.1 表面粗糙度评定基准
• 3.7.2 测量表面粗糙度的取样长度和评定长度
• 3.7.3 表面粗糙度的测量
• 3.7.4 表面粗糙度数据处理
• 3.8 散热片表面喷涂技术处理
• 3.8.1 喷涂工艺
• 3.8.2 不同喷涂厚度试样的制取
• 3.8.3 涂料成膜机理
• 3.9 本章小结
• 第四章 散热片性能测试实验
• 4.1 引言
• 4.2 试样辐射率测量平台
• 4.3 散热片温度测试实验装置
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 引言
• 5.2 测定各试样表面辐射率
• 5.2.1 表面处理后各试样辐射率
• 5.2.2 涂料辐射率的测量
• 5.2.3 表面处理对涂料辐射率的影响
• 5.3 环境温度对实验结果的影响及修正
• 5.4 涂料厚度对散热效果的影响
• 5.5 基底粗糙化对散热性能的影响
• 5.6 基底粗糙化后喷涂涂料对散热片性能的影响
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件