16 ВИДОВ МЕТОДОВ ОТВОДА ТЕПЛА ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ (1)

Важность теплового проектирования для электронное оборудование:

Производитель электронного оборудования указывает максимально допустимую температуру работы оборудования.При температуре выше ожидаемой производительности и срока службы не гарантируются.Поэтому очень важно охладить электронное оборудование и заставить его работать ниже максимально допустимой температуры.С появлением на рынке высокопроизводительного микроэлектронного оборудования тепловыделение оборудования увеличивается, и необходимы более эффективные технологии охлаждения, чтобы поддерживать работу оборудования при допустимой температуре.

Работа электронных устройств при более низких температурах имеет множество преимуществ.С понижением температуры тактовая частота микропроцессора увеличивается и производительность улучшается.Кроме того, снижение температуры уменьшит вероятность упомянутых выше сбоев, связанных с температурой.

При проектировании электронного оборудования, помимо повышения производительности и надежности электронного оборудования, необходимо иметь хорошие характеристики рассеивания тепла, помимо устранения шума, снижения энергопотребления, снижения стоимости оборудования также необходимо хорошее рассеивание тепла.Если оборудование в чем-то разумно, шум, потребление энергии и стоимость охлаждающего вентилятора будут снижены.Низкий уровень шума является важным показателем, особенно для техники в гостиной и спальне;для потребительской электронной продукции очень важна низкая стоимость;будь то большие или маленькие электроприборы, очень важно низкое энергопотребление.

Решения по отводу тепла для полупроводниковых электронных компонентов:

В процессе быстрого развития электронных устройств общая удельная мощность электронных компонентов также увеличивается, но их размеры становятся все меньше и меньше, а плотность теплового потока будет продолжать увеличиваться.В такой высокотемпературной среде это обязательно повлияет на эксплуатационные показатели электронных компонентов.Поэтому необходимо усилить термоконтроль электронных компонентов.На этом этапе основное внимание уделяется решению проблемы рассеивания тепла электронными компонентами.В связи с этим следующие основные электронные компоненты имеют другую схему охлаждения для простого внедрения и анализа.

(1) Выбирайте материалы с высокой теплопроводностью.

Свойства материала являются важными факторами, определяющими рассеивание тепла.Исследование и разработка материалов с высокой теплопроводностью являются фундаментальным способом решения проблемы электронного рассеивания тепла.

(2) Ребристый радиатор

Ребристый радиатор представляет собой пассивное теплообменное устройство, передающее тепло.Радиатор обычно представляет собой металлическую деталь, которую можно прикрепить к оборудованию.За счет увеличения площади рабочей поверхности и усиления потока низкотемпературной жидкости на поверхности тепло рассеивается в окружающую жидкость, что предотвращает перегрев оборудования.

(3) Материал для заполнения межфазного зазора

Термоинтерфейсный материал используется для покрытия между радиатором и отопительным прибором, чтобы уменьшить контактное тепловое сопротивление между ними.

Все поверхности имеют шероховатости, поэтому при соприкосновении двух поверхностей невозможно полностью соприкоснуться друг с другом.В них всегда будут смешанные воздушные зазоры, а теплопроводность воздуха очень мала, что обуславливает относительно большое контактное тепловое сопротивление.Воздушный зазор может быть заполнен термоинтерфейсным материалом, который может снизить контактное тепловое сопротивление и улучшить характеристики рассеивания тепла.

(4) Тепловая трубка

Теплообменник с тепловой трубкой родился в 1964 году в Национальной лаборатории Лос-Аламоса.В качестве технологии бесшумного отвода тепла радиатор с тепловой трубкой начал использоваться для отвода тепла электронного оборудования в 1980-х годах, а в последние два года его применение в ПК заметно ускорилось.

Тепловая трубка является пассивным устройством.Принцип работы заключается в том, что насыщенная жидкость поглощает тепло и испаряется со стороны с более высокой температурой, а насыщенный газ выделяет тепло и конденсируется со стороны с более низкой температурой.Поскольку диапазон рабочих температур большинства электронного оборудования составляет 25–150 ℃, чаще всего используются водяные тепловые трубки.Он имеет ряд преимуществ, таких как высокая теплопроводность, отличная изотерма, изменчивость плотности теплового потока, реверсивность направления теплового потока, передача тепла на большие расстояния, постоянные температурные характеристики (управляемая тепловая трубка), характеристики термодиода и теплового переключателя.Теплообменник, состоящий из тепловой трубки, обладает преимуществами высокой эффективности теплопередачи, компактной конструкции и небольших потерь на гидравлическое сопротивление.

(5) Паровая камера

Испарительная камера представляет собой вакуумную камеру с микроструктурой на внутренней стенке, которая обычно изготавливается из меди.Когда тепло передается от источника тепла в зону испарения, охлаждающая жидкость в полости начинает испаряться после нагрева в среде низкого вакуума.В это время тепловая энергия поглощается и объем быстро расширяется.Газофазная охлаждающая среда быстро заполняет всю полость.При контакте газофазного рабочего тела с относительно холодной областью происходит конденсация.Высвобождая накопленное при испарении тепло путем конденсации, сконденсированный теплоноситель через микроструктурную капиллярную трубку вернется к источнику тепла испарения, и эта операция повторится в полости.

(6) Вентиляторное охлаждение с принудительной конвекцией.

Отвод тепла с воздушным охлаждением является наиболее распространенным и очень простым: использование вентилятора отводит тепло, поглощаемое радиатором.Цена относительно невысокая, а установка проста, но сильно зависит от окружающей среды.Например, при повышении температуры это сильно повлияет на эффективность рассеивания тепла.