電子器件的6大散熱方法

在電子器件快速發(fā)展的過程中，電子元器件的總功率密度也在不斷提高，但其尺寸越來越小，熱流密度會不斷增加。在這種高溫環(huán)境下，勢必會影響電子元器件的性能指標(biāo)，為此，需要加強(qiáng)電子元器件的熱控制。如何解決電子元器件的散熱問題是現(xiàn)階段的重點(diǎn)。對此，文章主要對電子元器件的散熱方式進(jìn)行了簡單的分析。

電子元件的高效散熱問題受到傳熱和流體力學(xué)原理的影響。電氣設(shè)備的散熱是控制電子設(shè)備的工作溫度，以保證其工作的溫度和安全，主要涉及散熱、材料等不同方面。現(xiàn)階段主要的散熱方式主要有自然、強(qiáng)制、液體、制冷、疏通、隔熱等方式。

1、自然散熱或冷卻方式

自然散熱或降溫方式是指在自然條件下，不接受任何外來輔助能源的影響，通過局部加熱裝置以向周圍環(huán)境散熱的方式控制溫度。它是熱傳導(dǎo)、對流和輻射集中的方式，主要應(yīng)用是對流和自然對流。其中，自然散熱和冷卻方式主要用于對溫度控制要求不高的電子元件，以及熱通量密度相對較低的低功耗設(shè)備和元件。這種方法也可以用于密封和密集包裝的設(shè)備，而無需應(yīng)用其他冷卻技術(shù)。在某些情況下，當(dāng)對散熱的要求比較低時(shí)，會利用電子設(shè)備本身的特性，適當(dāng)增加電子設(shè)備與相鄰散熱片之間的導(dǎo)熱或散熱效果，通過優(yōu)化自然對流 優(yōu)化結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)系統(tǒng)的散熱能力。

2.強(qiáng)制散熱或冷卻方式

強(qiáng)制散熱或冷卻方法是一種加速電子元件周圍空氣流動并通過風(fēng)扇等方式帶走熱量的方法。這種方法比較簡單方便，應(yīng)用效果顯著。在電子元器件中，如果空間足夠大，可以讓空氣流通或者安裝一些散熱設(shè)施，都可以采用這種方式。在實(shí)踐中，提高對流傳熱能力的主要途徑有：適當(dāng)增加散熱的總面積，在散熱面上產(chǎn)生較大的對流傳熱系數(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，廣泛采用增加散熱器表面散熱面積的方法。項(xiàng)目中主要通過翅片的方式擴(kuò)大散熱器表面積，從而增強(qiáng)傳熱效果。翅片的散熱方式可以分為不同的形式，例如應(yīng)用于一些發(fā)熱電子設(shè)備的表面和空氣中的熱交換裝置。應(yīng)用這種模式可以降低散熱器的熱阻，提高其散熱效果。對于一些功率比較大的電子時(shí)期，可以采用航空中的擾流板法進(jìn)行處理。通過在散熱器上增加擾流板，將擾流板引入散熱器的表面流場，可以提高傳熱效率。影響。

當(dāng)然，散熱器本身材質(zhì)的選擇直接關(guān)系到它的散熱性能。目前散熱器的材料主要是鋁材通過壓鑄和折疊翅片/沖壓薄翅片制成。鋁具有高導(dǎo)熱率（198W/mK）和不易氧化的優(yōu)點(diǎn)。另外，電導(dǎo)率大于200W/mk的AIN陶瓷，這種材料制成的散熱器具有導(dǎo)熱系數(shù)高、不導(dǎo)電、長期暴露在空氣中不氧化等優(yōu)點(diǎn)。 ，這種材料已用于電子元件和行波管的封裝技術(shù)。此外，由硅材料制成的散熱片在微系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用，通過化學(xué)加工方法可以在硅材料上獲得具有理想縱橫比的微通道。

3.液冷散熱方式

在電子元件中應(yīng)用液冷散熱的方法是基于芯片和貼片元件的散熱方法。液冷主要可分為直接冷卻和間接冷卻。間接液冷方式是應(yīng)用的液體冷卻劑直接與電子元件接觸，通過中間介質(zhì)系統(tǒng)，利用液體模塊、導(dǎo)熱模塊、射流模塊、液體基板等輔助裝置進(jìn)行發(fā)射。熱元件。發(fā)送。直接液冷方式也可以稱為浸沒式冷卻方式，即液體與相關(guān)電子元件直接接觸，熱量被冷卻液吸收帶走，主要是在一些熱耗量較大的情況下密度比較高或在高溫環(huán)境下應(yīng)用裝置。

4.系統(tǒng)散熱或冷卻方式冷卻方式

散熱或冷卻方式主要包括制冷劑的相變冷卻和Pcltier冷卻。不同環(huán)境所采用的方法不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理應(yīng)用。 1 冷媒相變冷卻是一種通過冷媒的相變吸收大量熱量的方式，在某些特定場合可以對電子設(shè)備進(jìn)行冷卻。一般狀態(tài)主要是通過制冷劑的蒸發(fā)帶走環(huán)境中的熱量，主要包括體積沸騰和流動沸騰兩種。通常情況下，低溫技術(shù)在電子元件的冷卻中也具有重要的價(jià)值和影響。在一些功率比較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可以應(yīng)用低溫技術(shù)，不僅可以提高循環(huán)效率，而且制冷量和溫度范圍也很廣。整機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)比較緊湊，循環(huán)效率比較高。更高。 2 Pcltier制冷采用半導(dǎo)體制冷對一些常規(guī)電子元件進(jìn)行散熱或冷卻，具有體積小、安裝方便、質(zhì)量強(qiáng)、易拆裝等優(yōu)點(diǎn)。這種方法也稱為熱電冷卻法。它是通過半導(dǎo)體材料本身的Pcltier效應(yīng)，通過不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)作用形成直流電，形成電偶，可以在電偶兩端吸熱和放熱。 ，從而達(dá)到降溫效果。該方法是一種制冷技術(shù)和產(chǎn)生負(fù)熱阻的手段。它的穩(wěn)定性比較高，但是由于成本比較高，效率比較低，所以在一些體積上比較緊湊，對制冷的要求不高。環(huán)境中的應(yīng)用。散熱溫度≤100℃；冷負(fù)荷≤300W。

5、散熱或冷卻中的能量疏導(dǎo)方式

是將電子設(shè)備發(fā)出的熱量通過傳遞熱量的傳熱元件傳遞到另一個(gè)環(huán)境。在電子電路集成過程中，大功率電子器件逐漸增多，電子器件的尺寸也越來越小。對此，這就要求散熱裝置本身必須具備一定的散熱條件，而散熱裝置本身也必須具備一定的散熱條件。因?yàn)闊峁芗夹g(shù)有自己的具有一定的導(dǎo)熱特性和良好的等溫特性。在應(yīng)用中具有熱流密度可變、恒溫特性好等優(yōu)點(diǎn)，能快速適應(yīng)環(huán)境。廣泛應(yīng)用于電子電氣設(shè)備的散熱，能有效滿足散熱要求。該器件具有靈活、高效、可靠等特點(diǎn)，現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備、電子元器件的冷卻和半導(dǎo)體元器件的散熱。熱管是一種通過相變傳熱的高效導(dǎo)熱方式，廣泛應(yīng)用于電子元器件的散熱。在實(shí)際應(yīng)用中，需要針對不同類型的要求分別設(shè)計(jì)熱管，分析重力和外力等因素的影響。在熱管設(shè)計(jì)過程中，需要對生產(chǎn)的材料、工藝和清潔度進(jìn)行分析，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，并進(jìn)行溫度監(jiān)控處理。

6、熱隔離和散熱方式

熱隔離是通過絕熱技術(shù)對電子元件進(jìn)行散熱和冷卻處理的效果。主要分為真空絕熱和非真空絕熱兩種形式。在電子元件的溫度控制中，它的主要應(yīng)用是非真空式的保溫。非真空絕熱是通過具有導(dǎo)熱性的絕熱材料進(jìn)行的。這種保溫形式也是體積保溫的一種方式，直接受保溫材料厚度的影響，材料導(dǎo)熱系數(shù)的物理參數(shù)也直接影響其保溫效果。熱隔離方式主要受本地設(shè)備溫度的影響。要加強(qiáng)控制，防止高溫器件及相關(guān)物體的發(fā)熱效應(yīng)，以保證整個(gè)部件的可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。在實(shí)際應(yīng)用中，由于溫度直接影響絕緣材料的傳熱性能，所以在正常情況下，如果溫度升高，絕緣材料就會增加。同時(shí)，溫度的升高也增加了保溫材料中多孔介質(zhì)的內(nèi)輻射。在采取保溫措施時(shí)，如果設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長，實(shí)際保溫效果會更差。同時(shí)，如果溫度升高，多孔絕緣材料本身的總導(dǎo)熱系數(shù)會不斷增加。對此，必須保證保溫材料的整體性能，才能提高應(yīng)用效果。

在集成電路發(fā)展過程中，電子元器件的密度和熱密度也在不斷提高，散熱問題也逐漸凸顯。對此，優(yōu)質(zhì)的散熱和冷卻方式可以保證電子元器件的性能指標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合具體電子元器件的發(fā)熱功率及其自身特點(diǎn)，合理應(yīng)用不同的散熱和冷卻方式和手段。