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系統識別號 U0002-2808201215481800
中文論文名稱 蒸汽腔體均溫性之實驗量測
英文論文名稱 Temperature Uniformity Measurement of Vapor Chamber Heat Spreader
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 楊敬琨
研究生英文姓名 Jing-Kun Yang
學號 699370911
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-05-31
論文頁數 41頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-康尚文
委員-楊龍杰
委員-藍天雄
委員-陳育堂
委員-林玉興
中文關鍵字 蒸汽腔體  多孔均溫板  均溫性 
英文關鍵字 Vapor Chamber  Multi-well Heat Spreader  Temperature Uniformity 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究針對蒸汽腔體多孔均溫板以實驗方法探討均溫性與升降溫速率,並與無孔洞蒸汽腔體均溫板和鋁質多孔均溫板相互比較。銅質之蒸汽腔體多孔均溫板尺寸為112 × 75 × 17.2mm,上端製作96個直徑5mm,深度10mm孔洞;下端放置六片致冷晶片進行加熱或降溫,每片功率為56W,面積30 × 30mm。升溫過程中由25°C至90°C以強制對流搭配致冷晶片或無搭配進行降溫至25°C,進行量測並探討其升降溫速率與均溫性,並比較有無搭配使用致冷晶片降溫之差異性。實驗結果顯示鋁質多孔均溫板具有較佳升降溫速率,蒸汽腔體均溫板與蒸汽腔體多孔均溫板具較佳均溫性,鋁質多孔均溫板均溫性較差。而搭配致冷晶片進行降溫,可增加降溫速率,但不影響各均溫板降溫速率與均溫性。以蒸氣腔體多孔均溫板進行升降溫循環測試,其穩定性佳,適合應用於需要穩定並快速控制升降溫及均溫性的製程,如聚合酶鏈鎖反應。
英文摘要 Experimental investigations are performed on multi-well vapor chamber heat spreaders to study their temperature uniformity and heating rate. Vapor chamber heat spreader (112×75×17.2mm) with 96 wells (diameter of the wells is 5mm and depth is 10mm) is made of copper. A vapor chamber heat spreader without wells and an aluminum heat spreader with multi-well are also made for comparison. Six thermoelectric coolers (TEC) each with a power of 56W and an area of 30×30mm are applied evenly to the spreaders. Seven thermocouples measure temperatures on the heat spreaders from 25℃ to 90℃ at a heating power of 336W, and from 90℃ to 25℃ under forced convection cooling condition. With and without TEC cooling are also compared in the experiment.
Temperature uniformity is evaluated by the temperature difference and the standard deviation. Vapor chamber heat spreader has the better temperature uniformity than aluminum heat spreader due to a higher thermal conductivity. Aluminum heat spreader show the higher heating rate, followed by Vapor chamber heat spreader with wells, vapor chamber heat spreader without wells due to a larger heat capacity, heat up the slowest.
論文目次 中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 2
1.3文獻回顧 3
第二章 理論簡介 8
2.1平板式熱管之原理與簡介 8
2.1.1均溫板之性能與評估 9
2.1.2腔體材料 9
2.1.3工作流體 10
2.1.4毛細結構 12
2.2理論分析 13
2.2.1熱傳原理 13
2.2.2接觸熱阻 13
2.2.3擴散熱阻對熱傳導機制的影響 15
第三章 實驗架構與規劃 16
3.1實驗架設與程序 16
3.2實驗步驟 19
3.2.1 熱電偶線溫度校正 20
3.2.2熱電致冷晶片原理 20
3.3 蒸汽腔體多孔均溫板: 21
3.3.1蒸汽腔體均溫板: 22
3.3.2鋁質多孔均溫板: 23
第四章 實驗結果與討論 24
4.1實驗結果之升溫速率與均溫性探討 24
4.2降溫速率與均溫性實驗結果之探討 28
4.3使用致冷晶片冷卻之降溫速率與均溫性探討 31
4.4 循環測試實驗步驟與實驗結果 37
第五章 總結與未來建議 38
5.1總結 38
5.2未來建議 39
參考文獻 40

圖目錄
圖 1- 1 PCR 反應程序 ......................................................................... 2
圖 1- 2 Gaugler 提出的熱管與應用 .................................................. 4
圖 1- 3 蒸汽腔體均熱片之作動原理 ................................................. 5
圖 2- 1 均溫板的構造與作動原理圖 ................................................. 9
圖 2- 2 接觸表面間物理情形與溫度分布圖 ................................... 14
圖 3- 1 實驗架設 ............................................................................... 16
圖 3- 2 電源供應器 ........................................................................... 17
圖 3- 3 致冷晶片 ............................................................................... 17
圖 3- 4 10mm 絕熱棉 ........................................................................ 17
圖 3- 5 鋁製鰭片 ............................................................................... 18
圖 3- 6 均溫板 ................................................................................... 18
圖 3- 7 溫度擷取器 ........................................................................... 18
圖 3- 8 蒸汽腔體多孔均溫板 ........................................................... 21
圖 3- 9 蒸汽腔體多孔均溫板 量測點 ............................................. 21
圖 3- 10 蒸汽腔體均溫板 ................................................................. 22
圖 3- 11 蒸汽腔體均溫板 量測點 ................................................... 22
圖 3- 12 鋁質多孔均溫板 ................................................................. 23
圖 3- 13 鋁質多孔均溫板 量測點 ................................................... 23
圖 4- 1 336W 升溫曲線圖 ................................................................. 24
圖 4- 2 升溫速率條狀圖 ................................................................... 25
圖 4- 3 中心點55℃時雷達圖 .......................................................... 26
圖 4- 4 中心點72℃時均溫雷達圖 .................................................. 26
圖 4- 5 中心點90℃時均溫雷達圖 .................................................. 27
圖 4- 6 降溫曲線圖 ........................................................................... 28
圖 4- 7 降溫速率條狀圖 ................................................................... 28
圖 4- 8 中心點72℃時雷達圖 .......................................................... 29
圖 4- 9 中心點55℃時雷達圖 .......................................................... 30
圖 4- 10 中心點25℃時雷達圖 ........................................................ 30
圖 4- 11 TEC 降溫曲線圖 ................................................................. 31
圖 4- 12 TEC 降溫速率條狀圖 ......................................................... 32
圖 4- 13 降溫比較圖 ......................................................................... 33
圖 4- 14 各板降溫比較圖 ................................................................ 32
圖 4- 15 中心點72℃時雷達圖 ........................................................ 34
圖 4- 16 中心點55℃時雷達圖 ........................................................ 35
圖 4- 17 中心點25℃時雷達圖 ........................................................ 35
圖 4- 18 循環測試曲線圖 ................................................................. 35

表目錄
表 2- 1 代表性的流體作動範圍之適合材料 ......................................... 11
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