b>均熱板均溫性取代熱導管
傳統上伺服器與顯示卡等易累積或產生高熱量之資訊產品，其熱管理多以風扇或散熱模組來實現。散熱模組由實心壓鑄件(spreader)、熱導管(heat pipe)、熱交換鰭片(fin)、風扇組成。(複數)熱導管與壓鑄件組合之散熱效果雖較單一壓鑄件底座來得好，然散熱底座上近熱源點與遠熱源點溫差仍可達10 °C以上，散熱效果仍未臻理想。均熱板(Vapor Chamber)之均溫性可針對此點改善，功能上取代實心壓鑄件與熱導管之組合。
圖1 傳統散熱模組與均熱板
說明 上：Compact nc6000之傳統散熱模組，下：藍寶科技之均熱板散熱模組。
均熱板結構與規格
均熱板外觀上為一平面板狀物，上下各有一蓋相互密合，其內有銅柱支撐。均熱板上下兩銅片以無氧銅為材質，通常以純水為工作流體，毛細結構以銅粉燒結或銅網之工藝製作。均熱板只要維持其平板特性，造型外廓上視應用之散熱模組環境而定較無限制，使用時亦無置放角度上之限制。實際應用時在平板上任兩點所測得溫度差可小於10 °C以內，
較熱導管對熱源之傳導效果更均勻，均熱板之名亦因此而來。常見之均熱板其熱阻值為0.25°C/W，應用於0 ~ 100°C。
均熱板之運作原理
均熱板工作原理與熱導管者相同，包括了傳導、蒸發、對流、凝固四個主要步驟。均熱板是由純水注入佈滿了微結構的容器而成的雙相流體裝置。熱由外部高溫區經由熱傳導進入板內，接近點熱源週遭的水會迅速地吸收熱量氣化成蒸氣，帶走大量的熱能。再利用水蒸氣的潛熱性，當板內蒸汽由高壓區擴散到低壓區(亦即低溫區)，蒸氣接觸到溫度較低的內壁時，水蒸氣會迅速地凝結成液體並放出熱能。凝結的水靠微結構的毛細作用流回熱源點，完成一個熱傳循環，形成一個水與水蒸氣並存的雙相循環系統。均熱板內水的氣化持續進行，隨著溫度的變化腔體內的壓力會隨之維持平衡。水在低溫運作時其熱傳導係數值較低，但因水的黏稠性會隨溫度不同而改變，故均熱板在5 °C或10 °C時也可運作。由於液體回流是藉著毛細力作用，因此均熱板受重力的影響較小，應用系統設計空間的運用上就可為任何角度。均熱板無需電源亦無任何移動元件，是個完全密封的被動式裝置。
AMD的ATI Radeon HD 2900 XT繪圖卡使用了Fujikura之均熱板解決方案的熱處理裝置。水平二維的均熱板將繪圖晶片的熱散至整個平面，更進一步藉由兩根輔助熱管把散去的熱推昇至垂直鰭片上，形成了三維的熱管理。
均熱板因溫度分布均勻，故熱阻值較低。
Thermacore對電信系統使用三種冷卻方案之熱流分析顯示，僅使用鋁板散熱在點熱源仍可測得達112°C之高溫，而距點熱源遠端約為35°C，傳熱效果不甚理想，熱阻值為0.96°C/W。當鋁板加上3根熱導管後，熱源處可降至83°C，距熱源遠端昇高為64°C，已改善傳熱效果，熱阻值為0.61°C/W。進一步使用均熱板，幾乎測得整個板子溫度分布在73°C上下，熱阻值為0.54°C/W。相較僅使用鋁板方案，均熱板對降溫改善約35%。
銅網擴散接合與複合式微結構
與熱導管不同，均熱板產品製作上先抽真空再注入純水，以便能填滿所有微結構。充填的工質不用甲醇、酒精、丙酮等，而是使用除氣的純水，就不會有環保問題，並可提昇均熱板的效能及耐用度。均熱板內的微結構主要有兩種型態：粉末燒結、多層銅網，兩者的效果相同。但粉末燒結的微結構其粉末品質與燒結品質不易控制，而多層銅網微結構施以擴散接合均熱板上下之銅片及銅網，其孔徑一致性及可控制性較優於粉末燒結的微結構，品質較穩定。較高的一致性可使液體流動較順暢，進而可大幅縮減微結構的厚度，降低均熱板的厚度，業界已有在150W的熱傳量時3.00mm的板厚。銅粉燒結微結構之均熱板，因品質不易控制，整體散熱模組通常需輔以熱導管之設計。
以擴散接合的多層銅網其接合強度與母材具相同強度，因氣密性高就不需任何的焊料，在接合的過程中也不會產生微結構阻塞，製成之均熱板的品質較佳且耐用時間較長。以擴散接合工法製作後如果孔洞漏氣，也可經過重工修復。多層銅網除以擴散使之接合外，在近熱源處接合較小孔徑銅網之層次狀設計，更可使蒸發區純水補充迅速，整體均熱板之循環更順暢。更有進者將微結構模組化做區域化的設計，可運用於多熱源的散熱設計。因此，以擴散接合及區域化層次狀設計之均熱板，大幅增加了單位面積的熱通量，傳熱效果也就優於燒結微結構的均熱板。
均熱板與熱導管及壓鑄件之比較
綜上述可知，均熱板與實心壓鑄件及熱導管之組合兩者基本上原理與理論架構相同，不同處在於：維度、製作工法、抽真空及注水程序等。均熱板實用上具備擴展熱阻低、均勻的熱通量、熱量快速擴散、重量輕等優點。
均熱板於伺服器之應用
由於含熱導管之散熱模組價格已低，均熱板目前價格競爭力仍不敵熱導管，不需與熱導管在筆記型電腦市場正面廝殺。加上均熱板之快速散熱能力，目前其應用針對電子產品之CPU或GPU其功耗在 80~100W以上之利基市場。因此，均熱板多為客製化產品，適於需?小體積或需快速散高熱之電子產品。目前主要使用於伺服器、高階繪圖卡等產品，未來還可應用於高階電信設備、高功率亮度的LED照明等之散熱。
均熱板在伺服器的應用例有IBM之eServer刀鋒中心(BladeCenter)。刀鋒中心為一在7U的垂直高度內包含14個伺服器，裝設於標準伺服器機架上之精簡伺服器架構。因此，6個刀鋒中心系統(84個伺服器)將裝在一典型42U高的機架上。刀鋒中心內部之伺服器處理器、記憶體、儲存體、輸出入裝置併裝於一個稱為伺服器刀鋒之單一空間，而系統管理、網路連結、電力、冷卻等支援架構合併在一個單一結構，並且為許多伺服器共享。每一個處理器刀鋒功耗為 310W，每個伺服器功耗為5KW，因此每個機架功耗30KW，算是IBM伺服器中相當高功耗者，此等密緻又高功耗的系統其熱處理與冷卻的設計就更形複雜困難。
電子產品系統之熱設計需多方考量，不侷限於以均熱板代替熱導管而已。刀鋒內所用的處理器決定了其熱沉與固定技術。即便是最低功率之處理器，因銅之熱傳導係數401 W/(m·K)高於鋁之237W/(m·K)，普遍而言熱沉底座乃使用強固的銅為散熱金屬，但這就導致重量的問題。一般說來，使用Intel處理器之熱沉為一低剖面，在底座上、下面均有彎摺鰭片之設計。IBM處理器刀鋒之處理器，絕大部分都使用了以均熱板為基礎之熱沉以便加強熱擴散，因此普遍一般說來就可使用鋁製鰭片以減輕系統重量，但高功率之處理器仍需銅製鰭片。當然，也仍需要自處理器傳熱至熱沉之熱介面材料，並於處理器與熱沉間給予適當之擠壓力量以確保傳導得宜。系統並使用冷卻與電源管理之軟體演算法則，更進一步達成處理器刀鋒在系統冷卻與系統效能間平衡之需求。
均熱板業者與未來發展
主要製作均熱板二維散熱毛細結構的方法除燒結、銅網外，尚有溝槽、金屬薄膜等方法。全球以Thermacore(美國)、Fujikura(日本)為均熱板生產主要領導廠商，其微結構均以銅粉燒結方式製作。Thermacore的主要市場是在航太工業及較高階的資訊與電信系統，Fujikura是現在最大的均熱板散熱模組供應商，主要客戶為IBM。國內之奇鋐、雙鴻、超眾、旭揚熱導、鼎沛等亦有研發均熱板，然多為銅粉燒結方式。奧古斯丁以微量粉狀金屬薄膜均勻塗佈製程來提升均熱板效能，邁?、沅達則採用銅網結構。
技術發展上，將來如何進一步降低均熱板之熱阻值，增強其熱傳導效果，以便搭配較輕如鋁製之鰭片，始終為研發人員努力的目標。生產製作上提高生產良率，並尋找減少整體散熱解決方案之成本，皆為產業發展之方向。產品應用上，均熱板已較熱導管自一維維度擴展至二維面的熱傳導，未來為解決其他可能之散熱應用，新的均熱板解決方案正陸續被開發中，如淡大微機電實驗室已完成三維散熱毛細結構的均熱板。現階段務實而言，就目前已發展之產品，如何擴展可能之應用市場，實為目前各均熱板業者當務之急。
傳統上伺服器與顯示卡等易累積或產生高熱量之資訊產品，其熱管理多以風扇或散熱模組來實現。散熱模組由實心壓鑄件(spreader)、熱導管(heat pipe)、熱交換鰭片(fin)、風扇組成。(複數)熱導管與壓鑄件組合之散熱效果雖較單一壓鑄件底座來得好，然散熱底座上近熱源點與遠熱源點溫差仍可達10 °C以上，散熱效果仍未臻理想。均熱板(Vapor Chamber)之均溫性可針對此點改善，功能上取代實心壓鑄件與熱導管之組合。
圖1 傳統散熱模組與均熱板
說明 上：Compact nc6000之傳統散熱模組，下：藍寶科技之均熱板散熱模組。
均熱板結構與規格
均熱板外觀上為一平面板狀物，上下各有一蓋相互密合，其內有銅柱支撐。均熱板上下兩銅片以無氧銅為材質，通常以純水為工作流體，毛細結構以銅粉燒結或銅網之工藝製作。均熱板只要維持其平板特性，造型外廓上視應用之散熱模組環境而定較無限制，使用時亦無置放角度上之限制。實際應用時在平板上任兩點所測得溫度差可小於10 °C以內，
較熱導管對熱源之傳導效果更均勻，均熱板之名亦因此而來。常見之均熱板其熱阻值為0.25°C/W，應用於0 ~ 100°C。
均熱板之運作原理
均熱板工作原理與熱導管者相同，包括了傳導、蒸發、對流、凝固四個主要步驟。均熱板是由純水注入佈滿了微結構的容器而成的雙相流體裝置。熱由外部高溫區經由熱傳導進入板內，接近點熱源週遭的水會迅速地吸收熱量氣化成蒸氣，帶走大量的熱能。再利用水蒸氣的潛熱性，當板內蒸汽由高壓區擴散到低壓區(亦即低溫區)，蒸氣接觸到溫度較低的內壁時，水蒸氣會迅速地凝結成液體並放出熱能。凝結的水靠微結構的毛細作用流回熱源點，完成一個熱傳循環，形成一個水與水蒸氣並存的雙相循環系統。均熱板內水的氣化持續進行，隨著溫度的變化腔體內的壓力會隨之維持平衡。水在低溫運作時其熱傳導係數值較低，但因水的黏稠性會隨溫度不同而改變，故均熱板在5 °C或10 °C時也可運作。由於液體回流是藉著毛細力作用，因此均熱板受重力的影響較小，應用系統設計空間的運用上就可為任何角度。均熱板無需電源亦無任何移動元件，是個完全密封的被動式裝置。
AMD的ATI Radeon HD 2900 XT繪圖卡使用了Fujikura之均熱板解決方案的熱處理裝置。水平二維的均熱板將繪圖晶片的熱散至整個平面，更進一步藉由兩根輔助熱管把散去的熱推昇至垂直鰭片上，形成了三維的熱管理。
均熱板因溫度分布均勻，故熱阻值較低。
Thermacore對電信系統使用三種冷卻方案之熱流分析顯示，僅使用鋁板散熱在點熱源仍可測得達112°C之高溫，而距點熱源遠端約為35°C，傳熱效果不甚理想，熱阻值為0.96°C/W。當鋁板加上3根熱導管後，熱源處可降至83°C，距熱源遠端昇高為64°C，已改善傳熱效果，熱阻值為0.61°C/W。進一步使用均熱板，幾乎測得整個板子溫度分布在73°C上下，熱阻值為0.54°C/W。相較僅使用鋁板方案，均熱板對降溫改善約35%。
銅網擴散接合與複合式微結構
與熱導管不同，均熱板產品製作上先抽真空再注入純水，以便能填滿所有微結構。充填的工質不用甲醇、酒精、丙酮等，而是使用除氣的純水，就不會有環保問題，並可提昇均熱板的效能及耐用度。均熱板內的微結構主要有兩種型態：粉末燒結、多層銅網，兩者的效果相同。但粉末燒結的微結構其粉末品質與燒結品質不易控制，而多層銅網微結構施以擴散接合均熱板上下之銅片及銅網，其孔徑一致性及可控制性較優於粉末燒結的微結構，品質較穩定。較高的一致性可使液體流動較順暢，進而可大幅縮減微結構的厚度，降低均熱板的厚度，業界已有在150W的熱傳量時3.00mm的板厚。銅粉燒結微結構之均熱板，因品質不易控制，整體散熱模組通常需輔以熱導管之設計。
以擴散接合的多層銅網其接合強度與母材具相同強度，因氣密性高就不需任何的焊料，在接合的過程中也不會產生微結構阻塞，製成之均熱板的品質較佳且耐用時間較長。以擴散接合工法製作後如果孔洞漏氣，也可經過重工修復。多層銅網除以擴散使之接合外，在近熱源處接合較小孔徑銅網之層次狀設計，更可使蒸發區純水補充迅速，整體均熱板之循環更順暢。更有進者將微結構模組化做區域化的設計，可運用於多熱源的散熱設計。因此，以擴散接合及區域化層次狀設計之均熱板，大幅增加了單位面積的熱通量，傳熱效果也就優於燒結微結構的均熱板。
均熱板與熱導管及壓鑄件之比較
綜上述可知，均熱板與實心壓鑄件及熱導管之組合兩者基本上原理與理論架構相同，不同處在於：維度、製作工法、抽真空及注水程序等。均熱板實用上具備擴展熱阻低、均勻的熱通量、熱量快速擴散、重量輕等優點。
均熱板於伺服器之應用
由於含熱導管之散熱模組價格已低，均熱板目前價格競爭力仍不敵熱導管，不需與熱導管在筆記型電腦市場正面廝殺。加上均熱板之快速散熱能力，目前其應用針對電子產品之CPU或GPU其功耗在 80~100W以上之利基市場。因此，均熱板多為客製化產品，適於需?小體積或需快速散高熱之電子產品。目前主要使用於伺服器、高階繪圖卡等產品，未來還可應用於高階電信設備、高功率亮度的LED照明等之散熱。
均熱板在伺服器的應用例有IBM之eServer刀鋒中心(BladeCenter)。刀鋒中心為一在7U的垂直高度內包含14個伺服器，裝設於標準伺服器機架上之精簡伺服器架構。因此，6個刀鋒中心系統(84個伺服器)將裝在一典型42U高的機架上。刀鋒中心內部之伺服器處理器、記憶體、儲存體、輸出入裝置併裝於一個稱為伺服器刀鋒之單一空間，而系統管理、網路連結、電力、冷卻等支援架構合併在一個單一結構，並且為許多伺服器共享。每一個處理器刀鋒功耗為 310W，每個伺服器功耗為5KW，因此每個機架功耗30KW，算是IBM伺服器中相當高功耗者，此等密緻又高功耗的系統其熱處理與冷卻的設計就更形複雜困難。
電子產品系統之熱設計需多方考量，不侷限於以均熱板代替熱導管而已。刀鋒內所用的處理器決定了其熱沉與固定技術。即便是最低功率之處理器，因銅之熱傳導係數401 W/(m·K)高於鋁之237W/(m·K)，普遍而言熱沉底座乃使用強固的銅為散熱金屬，但這就導致重量的問題。一般說來，使用Intel處理器之熱沉為一低剖面，在底座上、下面均有彎摺鰭片之設計。IBM處理器刀鋒之處理器，絕大部分都使用了以均熱板為基礎之熱沉以便加強熱擴散，因此普遍一般說來就可使用鋁製鰭片以減輕系統重量，但高功率之處理器仍需銅製鰭片。當然，也仍需要自處理器傳熱至熱沉之熱介面材料，並於處理器與熱沉間給予適當之擠壓力量以確保傳導得宜。系統並使用冷卻與電源管理之軟體演算法則，更進一步達成處理器刀鋒在系統冷卻與系統效能間平衡之需求。
均熱板業者與未來發展
主要製作均熱板二維散熱毛細結構的方法除燒結、銅網外，尚有溝槽、金屬薄膜等方法。全球以Thermacore(美國)、Fujikura(日本)為均熱板生產主要領導廠商，其微結構均以銅粉燒結方式製作。Thermacore的主要市場是在航太工業及較高階的資訊與電信系統，Fujikura是現在最大的均熱板散熱模組供應商，主要客戶為IBM。國內之奇鋐、雙鴻、超眾、旭揚熱導、鼎沛等亦有研發均熱板，然多為銅粉燒結方式。奧古斯丁以微量粉狀金屬薄膜均勻塗佈製程來提升均熱板效能，邁?、沅達則採用銅網結構。
技術發展上，將來如何進一步降低均熱板之熱阻值，增強其熱傳導效果，以便搭配較輕如鋁製之鰭片，始終為研發人員努力的目標。生產製作上提高生產良率，並尋找減少整體散熱解決方案之成本，皆為產業發展之方向。產品應用上，均熱板已較熱導管自一維維度擴展至二維面的熱傳導，未來為解決其他可能之散熱應用，新的均熱板解決方案正陸續被開發中，如淡大微機電實驗室已完成三維散熱毛細結構的均熱板。現階段務實而言，就目前已發展之產品，如何擴展可能之應用市場，實為目前各均熱板業者當務之急。
