热管和均温板（节选）
1 热管和均温板的特点和典型应用
热管（Heatpipe）和均温板（Vapor Chamber，简称VC）在高功率或高集成度电子产品中应用广泛。当使用得当时，它可以被简单地理解为一个导热系数非常高的部件。不难理解，热管和VC可以有效消除扩散热阻。
热管最常见的应用实例就是镶嵌在散热器中，将芯片的热量充分均摊在散热器基板或翅片上。如左下图所示，当芯片发出的热量经由导热界面材料传递到散热器上后，由于热管导热系数极高，热量可以以极低的热阻沿热管传播。此时，热管又与散热器翅片相连，热量便可以更有效地通过整个散热器散失到空气当中。右下图是基板中镶嵌热管的散热器。当芯片发热面积相对较小时，直接传递到散热器的基板，会使得基板温度分布具备较大的不均匀性。加装热管后，由于热管导热系数很高，便可以有效缓解温度的不均匀性，提高散热器的散热效率。
图9-1 热管散热器
热管的另一种应用场景是热量的高效转移。这种设计在笔记本中非常常见。具体的设计起因是：芯片发热的地方，没有足够的空间安装散热器，而在产品的另外较远处，有相关空间可以安装散热强化部件。这时，可以用热管将芯片发出的热量转移到合适的空间处进行散热。
图9-2 热管充当“热量转移桥”
VC均温板的使用相对单纯很多，因为均温板不能像热管那样灵活弯曲。但当芯片热量非常集中时，均温板的优势就可以体现出来。这是因为，均温板就类似一个“拍扁”的热管，它可以将热量非常顺畅地均布到整个板面上。而使用热管镶嵌基板的设计，那些不被热管覆盖的“盲区”仍会存在较大的扩散热阻。
图9-3 基板镶嵌热管时出现的均热“盲区”
当芯片热量非常集中时，这些盲区有时会导致非常明显的温差。这时，如果使用均温板，就会消除这些盲区，散热器的整个基板都会被完整地覆盖，扩散热阻被更有效地削弱，进而提高散热器的散热效率。
图9-4 采用VC作为基板的散热器
2 热管和VC的基本工作原理
热管和VC的工作原理类似，其实质都是利用了相变传热的高换热效率。如下图所示，热管通常分为蒸发段、绝热段（视具体情景需求设置）和冷凝段。
图9-5 热管工作原理示意图
当热管蒸发段受热时，蒸发段内侧吸液芯内液体蒸发，此处压强升高，蒸气在压差的作用下向冷凝段转移。当气体转移到冷凝段后被冷凝成液体。冷凝后的液体在吸液芯内通过毛细力的作用转移到蒸发段，形成循环。
热管内的传热热阻分解如下：
热管和VC的当量导热系数高，是因为它们内部的传热机理是相变换热。从第二章的表面传热系数范围可知，相变换热是对流换热中效率最高的。在热管或VC中，蒸发段进行的就是沸腾换热，而冷凝段进行的便是蒸汽凝结。
表9-1 常见对流换热系数范围[1]
本章参考文献
[1] 杨世铭, 陶文铨. 传热学第三版[M]. 高等教育出版社, 1998.
[2] Tang, Heng, Tang, et al. Review of applications and developmentsof ultra-thin micro heat pipes for electronic cooling[J]. Applied Energy, 2018,223:383-400.
[3] JerryRigEverything. https://www.you tube.com/watch?v=UGsICbmmfws
[4] Chen Z, Li Y, Zhou W, et al. Design, fabrication and thermalperformance of a novel ultra-thin vapour chamber for cooling electronicdevices[J]. Energy Conversion and Management, 2019, 187: 221-231.
[5] Delta Slim Heat Pipe Vapor Chamber. http://www.deltaww.com
本篇节选自：陈继良.从零开始学散热.第九章
