◎ 文/段雨默

艾科美：引领传热技术与热控设备产业创新发展

◎ 文/段雨默

2016年6月中旬，为期三天的第五届中国国防信息化装备与技术展览会在北京召开。此次展会吸引了全国600多家企业参展，设置展位1000多个，展示高新科技成果近1100项。其中由我国自主研发的一款铝制均热板散热器，吸引众多观众和行家驻足。这款散热性能优越、更轻便、成本更低廉的新产品，融数项核心技术于一体，填补了行业空白，达到了国际领先水平。许多人相信，它的出现，或将带来散热系统的一次革命，也预示和加速我国散热技术新纪元的到来。

液氮、水冷、热管、均热板是现代核心散热领域的主流技术，各有优缺点。其中，热管散热是当前应用最为普遍的技术。而均热板具有导热性能更强、更轻便等诸多优点，被誉为“热管的终极形态”。长久以来，工业界一直翘首以盼铝制均热板的到来， “千呼万唤”之下，南京艾科美热能科技有限公司（以下简称艾科美）终于将它研制成功。它的产业化应用，将大大降低诸多电子产品的复杂度和产品研制成本。

高频扩散焊接技术产品亮相

艾科美是此次展会受邀企业中唯一致力于解决传热问题的高科技公司。艾科美带来了均热板散热器、液冷冷板、冷却机箱等产品及独家的高频扩散焊接技术，以及建立在自主研发和安全可控基础上的传热、传质解决方案。

在展位现场，一个对比性的小实验吸引了众多参观者——将铝制均热板散热器与铜实体板及铝实体板放在同一热源温度条件下进行对比试验。结果显示，均热板散热器的热源温度比铜低十几度，均温性也远远好于铜板及铝实体板。

业内人士都知道这个小实验所透露信息的价值。

“早先的均热板基本采用铜质材料，我们采用的是成本较低、更加轻便的铝合金材料，在保证散热效果的同时，重量大大减轻。”艾科美总经理徐德好研究员如是概括了公司新产品的市场优势。

随着科技的发展，人类对技术和产品的要求越来越严格，如当前各军工企业急需解决功率大、散热功能强及器件小型化、重量轻、可靠性高的问题。以往的均热板基本都采用铜质材料，虽然比其他金属导热效果要好，但成本较高、质量较重，限制了它的推广应用。艾科美推出的均热板采用了成本较低、更加轻便的铝合金材料，是一个巨大进步。

艾科美新产品的亮相，引起了不小轰动。各大研究所的工程师纷纷前往企业展位现场，与企业相关人员进行交流，了解、探讨这一前沿技术。新技术产品也吸引了多家投资商前来洽谈投资，并有来宾在参展过程中与艾科美达成了合作协议。

均热板普及应用正当其时

热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门。

2013年12月14日，在亿万国人的屏息期盼中，“嫦娥”成功落月，“玉兔”信步虹湾，而“玉兔”之所以能在有300多摄氏度温差的“广寒宫”实现“月夜生存”，正是因为有热控技术的护航。日常生活中热控技术的应用也随处可见。如作为PC电脑的重要组成硬件——散热器，以及空调、温室大棚等，可以说，很难找到和传热完全没有关系的行业、部门或者工业过程。传热技术及相关材料设备的研发，已成为诸多系统成败的关键。

在当前四大散热领域主流技术中，液氮存在成本高、难装卸、不易操作、无法长期使用的缺点。水冷是一种对于安装和维护较有难度的散热方式。热管采用的是最简单的空气对流冷却这种最直接和便捷的方式，无需风扇、没有噪音、免维修、安全可靠且环保，这让其迅速成为主流散热器的主要组成部分。但是，均热板拥有更好的导热性能，并且对于重力没有那么敏感，还可以很好地处理良品问题，故被普遍看好。

据了解，均热板技术的原理和现在广泛采用的热管基本一样，都是通过内部液体的蒸发凝结来导热的。但均热板导热有它独特的优势。均热板是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。当热由热源传导至蒸发区时，腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后开始产生冷却液的气化现象，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的冷却介质迅速充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热，凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此运作将在腔体内周而复始进行。

热管导热从一端传导至另一端，它是一种线性导热，是“一维”传导。而热管都不会做得很粗，这就决定了这种线性导热的导热路径很窄，导热能力有局限。均热板导热则不同，它是将热量从一个面传导至另一面，是“二维”传导。整个金属板都是导热路径，因此导热效率大大增强。总体来看，均热板实用时具备扩展热阻低、均匀的热通量、热量快速扩散，重量轻等优点。

“目前，均热板技术应用较少，主要是高成本限制了它的使用率。”杨立新教授说道。他是艾科美公司技术总监，负责该公司的技术发展规划、产品策划和行业应用策划等工作。

据其介绍，艾科美推出的铝制均热板和散热器等新技术产品，在制约均热板广泛应用的成本、重量、良品率等因素上取得了突破，有利于均热板的规模化应用。

先进工艺支撑创新发展

艾科美专注于先进传热、传质技术，构建了一支高技术、高学历、高素质的人才团队，始终坚持在创新中求发展，着力研发、攻坚克难，用创新成果构建了最美的风景。

目前公司的主要产品包括：

——液冷冷板。艾科美研究的液冷技术包括捷变流道冷却、微通道冷却、射流冷却等；新开发的捷变流道冷却技术，常规流道即可达到微通道冷却效果。

——铝制均热板。填补行业空白，达到国际领先水平；具有导热性能优异、重量轻、成本低等优势，均热板当量导热系数是金属铝的100倍以上。

——散热器。基于均热板技术的散热器（包括自然冷却散热器、强迫风冷散热器）较常规散热器热阻降低50%以上。

——冷却机箱。其研制的冷却机箱（包括自然冷却机箱、强迫风冷机箱、液冷机箱）具有散热效率高、强度大、重量轻等特点，广泛应用于航空、军工电子领域。

——两相流冷却系统。应用于超高热流密度器件冷却的两相流冷却系统冷却能力可以满足400W/cm2功率密度器件散热需求。

据悉，艾科美现有真空高频加热焊接炉、毛细结构真空辐射成型炉、真空微量充灌装置、数控加工中心、精雕机等核心设备，突破了无钎高频扩散焊接工艺、梯度毛细结构成型工艺、高精度微量充灌封装工艺等核心制造技术，实现了高性能、高良率、低成本均热板及散热器的大规模制造。

“目前，我们的液冷冷板年产能可达50000只，均热板产能为100000只，散热器产能可达100000只。”徐德好说。

他表示，艾科美产品呈现的优越性能，离不开其背后多项突破性核心技术的支撑。其中，高频扩散焊接冷板制造技术是代表性技术之一。

据徐德好介绍，液冷冷板大量应用在电子、电力、能源、激光等行业中。简单的液冷冷板可通过在板内嵌管路（铜制或不锈钢管路）的形式制作，高性能冷板一般采用铝板焊接成型，铝板内部按照冷却需求加工成各种形式的冷却流道。

“冷板的焊接工艺目前大多采用真空铝钎焊或惰性气体保护钎焊，也有部分采用电子束焊接、摩擦搅拌焊接等工艺。目前，国内诸多企业液冷冷板均出现冷板腐蚀问题，这与焊接工艺密切相关。”他说。

针对这些现实问题，艾科美自国外引进了先进的高频扩散焊接技术，并在国内行业专家的共同努力下，实现了国产化。扩散焊接工艺应用在液冷冷板制造工艺中，带来了诸多优点：（1）焊接强度高，在同等耐压要求下，可以减小冷板壁厚，缩小冷板体积和重量；（2）焊接过程中，没有任何钎料，冷板的抗腐蚀性能强；（3）可以焊接任意复杂流道结构，任意精细的流道也不会受到如钎焊工艺中溶化钎料带来的堵塞，可以提高冷板的换热性能。艾科美研制的铝制均热板解决了铝合金粉末烧结、铝合金无钎焊接等核心技术，填补了国内空白。

满足军用电子设备需求

截至目前，艾科美的产品用户已涵盖国内十大军工集团，在航天、IT、通讯、电力、激光、照明等多种行业也均有应用。其研制的均热板和均热板散热器已在战机机载电子设备、驱逐舰舰载电子装备、军用服务器等领域装配使用，为这些装备攻克了迫切需要解决的设备冷却难题，同时减小了设备体积重量。

中国船舶重工集团公司第707研究所对艾科美生产的均热板在军用大功率数据处理板中应用时的传热性能，开展了对比性试验研究。

随着设备数据处理量的增长，对数据处理板的处理速度需求也越来越高。因此，数据处理板中的CPU器件功率在不断攀升。另外，几乎所有设备都有小型化和轻量化的要求，导致设备的功率密度不断增加，热设计技术在当前抗恶劣环境计算机行业遇到前所未有的挑战：（1）热设计对电子设备的可靠性影响巨大。据统计，55%以上的电子设备故障与散热相关。研究表明，电子器件的故障随元件温度的升高呈指数关系增加，器件工作温度每升高10℃，失效率增加一倍，被称为10℃法则。因此，在设备的热设计中，即使是降低1℃，对设备的失效率降低也是一个可观的量值，这对于军用抗恶劣环境计算机尤为重要。（2）热设计对电子设备的性能也影响巨大。一般说，模拟电路器件工作性能随着工作温度升高，性能急剧下降。囿于散热技术的限制，许多设备工作功率受到限制。

对比性试验结果显示，蒸汽腔均热板具有优异的热扩展性能，有效降低板内了传导热阻，同时也可以降低组件壳体同冷板间的接触热阻，其应用可以大大降低器件工作温度。均热板的应用可以拓展单板功率限制，对于一标准LRM尺寸的模块，在恶劣环境条件下，可以满足120W功率的散热需求。

艾科美生产的新型均热板满足了军工行业发展的急切需求，意义巨大。

借助产学研合作跨越式发展

作为南京“321计划”落地企业，艾科美从2013年4月23日成立至今已有3年，3年虽短，但对艾科美而言，却走过了一段极不平凡的旅程，也有了翻天覆地的变化。

创新为帆，求跨越式发展。作为国内第一家成功研制铝制均热板的公司、第一家电子/电力设备热控系统解决方案提供商、第一家先进热控技术民营研究机构，艾科美的发展始终立足于创新，不断研发填补空白、市场急需的技术产品，为企业发展赢得了细分市场。

艾科美重视与国内外高等院校、科研机构开展产学研方面的合作。如，艾科美同杨立新教授所在的北京交通大学微细尺度流动与相变传热北京重点实验室长期合作，借助重点实验室在微细尺度流动与相变换热机理领域的研究成果，指导艾科美的产品研发。此外，艾科美还与美国佛罗里达国际大学、东南大学建立了合作关系。这为艾科美“借外智”实现跨越式发展，提供了有力支撑。

经过在核心工艺设备以及实验测试和检验设备上的持续投入，艾科美的产能和质量管控手段明显提升。2013年，艾科美年产能为200万元，如今已提升至5000万元。

企业研发体系不断完善，技术团队也在不断壮大。艾科美成员50%以上具有研究生以上学历，来自传热、机械、工艺等不同专业，是一支结构合理的学科交叉型团队。从初步方案论证、仿真计算、详细设计再到工艺设计，各个环节衔接井然有序。

长期的精细化管理、绩效管理建设，使艾科美的管理日趋成熟。目前，艾科美已通过ISO9000和GJB9000质量管理体系认证。绩效考核管理与过程管理的融合，深入产品生产过程中的各个环节，严格把控产品质量，突出对核心环节和关键路径的把控，进一步实现了管理的精细化、运营高效化的目的。管理上的透明、规范，也使团队运作更规范。基于“以人为本”的管理制度，该公司的企业文化也得到了进一步完善，凝聚力和向心力进一步提高，营造了和谐、进取的良好氛围，受这种氛围的熏染，员工人心思进，士气旺盛，呈现出健康、持续、稳定发展的态势。

经过3年多励精图治，艾科美积累日深，当前已具备一定的品牌优势、资金优势、人才优势和管理优势，这为其未来实现持续、健康、稳定发展夯实了坚实的基础。

专家介绍

杨立新

1969年11月出生于上海，毕业于清华大学工程热物理专业。北京交通大学机械与电子控制工程学院副教授，国家能源先进燃料元件研发(实验)中心学术委员。目前在南京艾科美热能科技有限公司担任技术总监，负责技术发展规划、产品策划和行业应用策划。他是传热传质技术领域的技术专家，致力于复杂过程的流动传热传质实验及数值模拟研究。先后主持、参加国家自然科学基金面上项目各2项，承担武器装备预先研究项目和省部级项目几十余项，其中参加的科技部“863”项目“蓄热式燃烧冷凝型天然气锅炉技术”获得北京市科学技术奖二等奖；近三年在国内外重要学术期刊发表论文20余篇。曾荣获北京交通大学优秀主讲称号，获北京交通大学教学成果二等奖2次(本科生/研究生)。

徐德好

研究员，毕业于东南大学电子设备结构专业。现任南京艾科美热能科技有限公司总经理。长期从事电子设备热管理技术研究和电子装备结构总体设计工作。曾任南京电子技术研究所专业组长、资深设计师，主持研制多个国家重点电子装备工程结构研制，负责多项国防预研课题的研究。曾获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项。