本文介绍了热管和均热板的工作原理以及典型用途和配置选项。此外，它旨在快速阅读，并带有指向整个文本的详细信息的链接。

热管如何工作？

热管有三个“部分”可以使其工作：真空密封外壳、芯吸结构和工作流体。在很大程度上，最常见的类型是铜外壳、与内表面结合的烧结铜芯结构，以及作为工作流体的去离子水。此配置通常适用于所需最大环境温度低于 80 o C 的非空间环境，并且将是本文通篇介绍的配置。
下图说明了热管的工作原理。当施加热量时，一些液体会变成蒸气并流向压力较低的区域，朝向散热片。这允许蒸汽冷却并返回液体形式，在那里它被多孔芯结构吸收并通过毛细作用输送回热源——如果只有一个角暴露在空气中，就会浸透整个纸巾的原理。水。

热管工作原理

热管的直径通常为 2-12 毫米，并且可以变平和弯曲。此外，可以改变诸如厚度和孔隙率等芯特性以调整热性能（Qmax 或以瓦特为单位的最大功率承载能力）。单击此处使用在线热管计算器通过管道尺寸和方向角了解 Qmax。几点：

• 较大直径的热管具有较高的 Qmax。
• Qmax 是相加的。如果一根管子可以承载20W，两条可以承载40W，依此类推。
• 当热管弯曲时，Qmax 降低，毛细作用抵抗重力，所需的海平面以上工作高度增加，并且通常在管道被压扁时（少量压扁通常不会影响它）。

均热板的工作原理与热管相同。事实上，均热板通常被称为平面热管。区别实际上归结为宽高比。扁平的热管通常不会超过 4:1，而蒸汽室可以达到 60:1 左右。

热管技术的重要性

您已经知道热管和均热板是两相传热装置，用于提高散热器的热性能，否则只能使用固体金属底座和翅片。但是，是什么推动了他们的大规模采用？
简而言之，热管被广泛使用是因为现代电子元件的热设计功率（瓦特散发的热量）以及可能更重要的功率密度（W/cm 2）都增加了。随着这些增加，工程师意识到他们需要降低固体金属的传导极限。在大多数情况下，蒸汽室和热管的热导率明显高于实心铝或铜。作为参考，铝的导热系数约为 200 W/(mK)，铜的导热系数约为 400 W/(mK)，两相器件的导热系数通常超过 6,000 W/(mK)——通常要高得多。
与固体金属不同，两相器件的有效热导率取决于许多变量，但主要与热量传递的距离有关。在合理的范围内，距离越长，导热率越高——其他一切都保持不变。请参阅在线热管性能计算器，了解适合您应用的精确热管热导率。下图说明了热导率随热管长度增加的速度。

作为长度函数的热管有效导热率

典型配置和用途

经验法则

• 使用蒸汽室将热量散布到局部翅片阵列（冷凝器）的底部。
• 使用热管将热量转移到远程翅片阵列或外壳壁。

蒸汽室传热 | 热管移动热量

总是有例外，但这里有一些原因。热管可以向任何方向弯曲，使其非常适合绕 PCB 组件弯曲。这使得它们非常适合将热量转移到通常需要一些操作的远程冷凝器。相反，蒸汽室具有连续的内部蒸汽空间。这允许热量在各个方向上分布到翅片阵列的偏远角落和边缘，从而最大限度地提高翅片的总效率。

说明您可能需要热管或蒸汽室设备的迹象

以下是可能考虑两相设备的条件列表：

• 必须将超过 50 毫米的热量从热源转移到远程冷凝器。在此之下，实心铜条或铜棒几乎同样有效。
• 当局部翅片阵列的底部面积（底部）大于热源面积的 10 倍时。请记住，对于给定的热源，较低的气流意味着较大的散热片面积。这通常会转化为更大的底座占用空间，因为您可能没有垂直空间（Z 高度），而且您肯定不会有鳍片效率来无限期地增加鳍片高度。请参阅我们的在线散热器尺寸计算器，快速估算您的应用所需的散热器尺寸。
• 如果实心铜散热器（翅片和底座）满足散热要求，但不满足重量/冲击和振动要求。实心铜底座比类似的蒸汽室底座重得多。此外，使用两相底座可以允许使用铝翅片，进一步减轻重量。
• 当热预算低于 40 o C 时，尤其是在低/无气流的情况下。要计算热预算，请从 IC 的最大外壳温度 (Tcase) 或裸片 IC 的结温 (Tjunction) 中减去成品器件设计工作时的最大工作温度 (Max Ambient)。第二个数字将由 IC 制造商提供。您可以使用我们的在线散热器计算器来确定散热器的总 delta-T，并将其与您的热预算进行比较。

与两相设备一起使用的散热器类型

更低的单位成本——挤压散热器是最具成本效益的，但设计灵活性有限。压铸散热器通常用作外壳盖，其散热片暴露在环境中，但高昂的前期工具成本将这些限制在大批量应用中。
独特的散热片要求– 热工程师有时需要散热片具有非常高的散热片或非常薄且紧密间隔的散热片。粘合翅片散热器和切削翅片散热器分别很好地满足了这些要求。粘合翅片设计的一个优点是散热器底座和翅片可以由不同的金属制成。
最常用的——你会看到最常与热管或蒸汽室设计搭配的是拉链翅片（也称为翅片包）。它们重量轻，可以实现非常高的翅片密度。蒸汽室可以焊接到这些底部，或者热管可以穿过散热片的中心。对于性能很重要的小批量、非常复杂的设计，机加工散热器是通常的解决方案。

与蒸汽室和热管一起使用的散热器类型