水冷散熱模組與熱管散熱模組 在致冷晶片之應用

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水冷散熱模組與熱管散熱模組 在致冷晶片之應用 研究同學 曾博群 邱偉豪 蕭伯翰

摘要 致冷晶片在通電後,由於電化學效應,會使上下兩端產生溫差 晶片溫差有一定限制(約等於60゚C) 本實驗利用水冷模組及熱管模組在熱端散熱,達到降低冷端溫度的效果 藉由21X感測器探討兩個模組散熱效果的差異,也透過改變材料及晶片組合方式,達到晶片的最低溫。

金字塔型致冷晶片 金字塔型致冷晶片亦即將晶片從大到小依序作排列,如此排列,上面一片的冷端才能完全吸收下面一片熱端的熱量,達到良好的致冷效果,若不做如此排列熱端熱量將會倒流回冷端。 熱端 冷端

使用器材 致冷晶片大(50*50*4.8)mm x1 致冷晶片中(40*40*4)mm x1 致冷晶片小(30*30*4)mm x1 21X記錄器 x1 熱電偶溫度感測器 x1 冷卻液 x1 超導散熱膏 x1 電源供應器 x1

水冷散熱模組

熱管散熱模組

21X記錄器與熱電偶溫度感測器

冷卻液 NT$600@2007/10 成份 防凍劑、防腐劑、純水 顏色 藍 淨重 580 g 容量 500 cc SilverStone Thermal Fluid

超導散熱膏 NT$125@2007/10 顏色 銀灰色 熱傳導率 > 8.9 W/m/゚C 熱阻抗 < 0.195 ゚C-in/W 比重 > 2.5 工作溫度範圍 -50 ~ 240 ゚C 蒸發量 < 0.001 % 黏度值 76 CPS 淨重 3 g

Cooler Master NT$199@2007/10 顏色 銀灰色 熱傳導率 > 4.5 W/m/゚C 熱阻抗 < 0.02 ゚C-in/W 密度 2.63 g/cm3 工作溫度範圍 -50 ~ 240 ゚C 蒸發量 < 0.35 % 黏度值 1400 P 淨重 3 g

實驗結果

致冷晶片(大)改良前 熱管VS水冷溫度曲線圖

改良後熱管VS水冷用於致冷晶片(大)溫度曲線圖

水冷模組應用於致冷晶片(大) (中) (小) 溫度曲線圖

熱管模組(室溫27゚C)應用於致冷晶片(大)(中)(小) 溫度曲線圖

金字塔型致冷晶片(大+中) 熱管散熱之低溫側溫度曲線

水冷與熱管模組(室溫27゚C)應用於金字塔型致冷晶片(大+小)溫度曲線圖

結果探討 水冷及熱管模組散熱效果有何不同? 改良前和改良後有何差別? 致冷晶片的大小和溫度曲線有什麼關係? 金字塔型致冷晶片(大+中)為何崩潰? 金字塔型致冷晶片(大+小)為何可以達到最低溫?

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