Несколько эффективных методов отвода тепла
Производительность электронных изделий становится все более мощной, при этом интеграция и плотность сборки постоянно увеличиваются, что приводит к резкому увеличению их рабочего энергопотребления и тепловыделения. На поломки материалов, вызванные концентрацией тепла в электронных компонентах, приходится подавляющая часть общего числа отказов, а технология управления температурным режимом является ключевым фактором, учитываемым в электронных продуктах. В связи с этим необходимо усилить термоконтроль электронных компонентов.
На эффективный отвод тепла электронных компонентов влияют принципы теплопередачи и механики жидкости. Рассеивание тепла электрических компонентов предназначено для контроля рабочей температуры электронных устройств, тем самым обеспечивая их рабочую температуру и безопасность, в основном затрагивая различные аспекты, такие как рассеивание тепла и материалы. В настоящее время отвод тепла электронных компонентов в основном включает в себя естественные, принудительные, жидкостные, холодильные, отводящие, теплоизоляционные и другие методы.
Технология охлаждения в основном относится к способам, методам и приемам внешнего теплового проектирования, включая различные аспекты, такие как методы рассеивания тепла или охлаждения, материалы и т. д., связанные с теплопередачей. По различным методам теплопроводности и конвекции радиаторные изделия можно разделить на активные и пассивные.
Естественное охлаждение — широко используемый метод активного охлаждения, в котором используется высокая теплопроводность материалов (в основном профилей) для отвода тепла и рассеивания его в воздух. В отсутствие особых требований к скорости ветра в качестве радиатора с естественной конвекцией используется медно-алюминиевая пластина, алюминиевый профиль или литье из сплава для обеспечения охлаждения продукта. Методы естественного охлаждения в основном применяются в электронных компонентах с низкими требованиями к регулированию температуры, маломощном оборудовании и компонентах с относительно низкой плотностью теплового потока для нагрева устройств.
Метод принудительного воздушного охлаждения — это способ ускорить обтекание электронных компонентов воздушным потоком и отвести тепло с помощью вентиляторов и других средств. Принудительное воздушное охлаждение также является распространенной технологией рассеивания тепла, которая относительно проста в изготовлении, имеет преимущества относительно низкой цены и простоты установки. Этот метод можно применять в электронных компонентах, если пространство достаточно велико для потока воздуха или если установлены некоторые средства отвода тепла. На практике основными способами повышения этой способности конвективной теплопередачи являются соответствующее увеличение общей площади рассеивания тепла и создание относительно большого коэффициента конвективной теплопередачи на поверхности рассеивания тепла.
Применение жидкостного охлаждения электронных компонентов — это метод охлаждения, основанный на микросхемах и компонентах микросхем. Жидкостное охлаждение можно разделить на два метода: прямое охлаждение и непрямое охлаждение. Метод непрямого жидкостного охлаждения подразумевает использование жидкого хладагента, который не вступает в прямой контакт с электронными компонентами, а вместо этого передает тепло между нагревательными компонентами через систему промежуточной среды с использованием вспомогательных устройств, таких как жидкостные модули, модули теплопроводности, распыляемая жидкость. модули и жидкие подложки.
Метод прямого жидкостного охлаждения, также известный как метод иммерсионного охлаждения, заключается в непосредственном контакте жидкости с соответствующими электронными компонентами, отводе тепла через охлаждающую жидкость и в основном в применении его к устройствам с относительно высокой объемной плотностью потребления тепла или в высокотемпературных средах.
Используя полупроводниковое охлаждение для рассеивания тепла или охлаждения некоторых обычных электронных компонентов, также известное как термоэлектрическое охлаждение, этот метод использует эффект Пельтье самого полупроводникового материала, чтобы позволить постоянному току проходить через различные полупроводниковые материалы и образовывать последовательно термопару. В этот момент тепло поглощается и выделяется на обоих концах термопары для достижения охлаждающего эффекта. Его преимущества заключаются в небольшом размере устройства, удобной установке, хорошем качестве и легкой разборке.
Под термической изоляцией подразумевается использование изоляционной технологии для рассеивания тепла и охлаждения электронных компонентов. В основном его разделяют на две формы: вакуумную изоляцию и безвакуумную изоляцию. При контроле температуры электронных компонентов в основном используется безвакуумная изоляционная обработка. Метод термоизоляции в основном влияет на температуру локальных компонентов, усиливает контроль и предотвращает нагревание высокотемпературных компонентов и связанных с ними объектов, тем самым обеспечивая надежность всего компонента и продлевая срок службы оборудования. На практике, поскольку температура напрямую влияет на эффективность теплопередачи изоляционных материалов, обычно чем выше температура, тем больше изоляционных материалов требуется.
В процессе разработки интегральных схем плотность и тепловая плотность электронных компонентов продолжают увеличиваться, и их тепловые проблемы постепенно становятся все более заметными. Высококачественные методы охлаждения позволяют обеспечить эксплуатационные показатели электронных компонентов. В практических приложениях необходимо всесторонне учитывать удельную мощность нагрева и собственные характеристики электронных компонентов, а также разумно применять различные методы охлаждения. Необходимо комплексно подбирать методы и средства применения, исходя из конкретных сценариев применения, и тем самым выделять показатели эффективности электронных компонентов.
