隨著電子元件的快速發(fā)展，電子元件的總功率密度也在不斷提高，但其尺寸卻越來越小，熱流密度也在不斷提高，在這樣的高溫環(huán)境下，必然會(huì)影響電子元件的性能指標(biāo)，因此，必須加強(qiáng)電子元件的熱控制。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，散熱器廠家對電子元器件的散熱方法進(jìn)行了簡單的分析。
電子元器件的散熱問題，受到傳熱學(xué)以及流體力學(xué)的原理影響。電氣設(shè)備的散熱是控制電子設(shè)備的運(yùn)行溫度，從而保證其工作溫度和安全，主要涉及散熱、材料等不同方面。目前主要的散熱方式有自然、強(qiáng)制、液體、制冷、導(dǎo)熱、熱隔離等。
1、自然散熱的冷卻方式
自然散熱或冷卻方式是在自然條件下，不受任何外部輔助能量的影響，通過局部加熱器件在周圍環(huán)境中散熱來控制溫度。主要方式是導(dǎo)熱、對流、輻射集中，主要應(yīng)用對流和自然對流。其中，自然散熱和冷卻方式主要應(yīng)用于對溫度控制要求較低的電子部件、部件發(fā)熱的熱流密度相對較低的低功耗設(shè)備和部件。這種方法也可用于密封和密集裝配的設(shè)備，不需要使用其他冷卻技術(shù)。在某些情況下，當(dāng)散熱能力要求相對較低時(shí)，也會(huì)利用電子設(shè)備本身的特點(diǎn)，適當(dāng)增加其與附近的熱沉導(dǎo)熱或輻射影響，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化自然對流，從而提高系統(tǒng)的散熱能力。
2、強(qiáng)制散熱的冷卻方式
強(qiáng)制散熱或冷卻方法是通過風(fēng)扇加速電子元件周圍的空氣流動(dòng)，帶走熱量的方法。此種方式較為簡單便捷，應(yīng)用效果好。這種方法可用于電子元件中的空間較大，使空氣流動(dòng)或安裝一些散熱設(shè)施。在實(shí)踐中，提高這種對流傳熱能力的主要方法如下:為了適當(dāng)增加總散熱面積，在散熱表面產(chǎn)生相對較大的對流傳熱系數(shù)。
在實(shí)踐中，增大電子散熱器表面散熱面積的方式應(yīng)用較為廣泛。在工程中，散熱器的表面積主要通過翅片擴(kuò)大，從而增強(qiáng)傳熱效果。翅片散熱方式可分為不同的形式，用于某些熱耗電子設(shè)備的表面和空氣中的熱交換設(shè)備。應(yīng)用此種模式可以減少熱沉熱阻，也可以提升其散熱的效果。然而，在一些功率相對較大的電子期間，可以利用航空中的擾流方法進(jìn)行處理。通過在散熱器中添加擾流片，在散熱器表面流場中引入擾流可以提高換熱效果。
3、液體冷卻散熱方法
采用液體冷卻法對電子元件進(jìn)行散熱處理，是一種基于芯片和芯片組件的散熱方式。液體冷卻主要可以分為直接冷卻以及間接冷卻兩種方式。間接液體冷卻方式是使用的液體冷卻劑與電子元件直接接觸，通過中間介質(zhì)系統(tǒng)，利用液體模塊、熱傳導(dǎo)模塊、噴射液體模塊、液體基板等輔助裝置在發(fā)射的熱元件之間傳遞。直接液體冷卻方式也稱為浸入冷卻方式，是將液體與相關(guān)電子部件直接接觸，用冷卻劑吸收熱量帶走熱量，主要是在熱消耗體積密度相對較高或在高溫環(huán)境下應(yīng)用的部件。
4、散熱或冷卻方法的制冷方法
散熱或冷卻的制冷方法主要有兩種：制冷劑相變冷卻和Pcltier制冷。在不同的環(huán)境下，采用不同的方法，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理應(yīng)用。制冷劑的相變冷卻是通過制冷劑的相變作用吸收大量熱量的方式，可以在特定的場合冷卻電子設(shè)備。一般情況下，環(huán)境中的熱量主要通過制冷劑蒸發(fā)帶走，包括體積沸騰和流動(dòng)沸騰。在一般狀況之下，深冷技術(shù)也在電子元器件的冷卻中有著重要的價(jià)值與影響。在一些功率相對較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，深冷技術(shù)可以應(yīng)用，不僅可以提高循環(huán)效率，而且制冷量和溫度范圍也相對廣泛。整個(gè)機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)相對緊湊，循環(huán)效率相對較高。
5、散熱或冷卻中的能量疏導(dǎo)方式
就是通過傳遞熱量的傳熱元件將電子器件散發(fā)的熱量傳遞給另一個(gè)環(huán)境中。在電子電路集成過程中，大功率電子設(shè)備逐漸增多，電子設(shè)備尺寸越來越小。對此，這就要求散熱裝置自身要具有一定的散熱條件，而散熱裝置自身也要具有一定的散熱條件。由于熱管技術(shù)本身具有一定的熱傳導(dǎo)特性良好的等溫特性，在應(yīng)用中具有熱流密度可變、恒溫特性好、能快速適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子電氣設(shè)備的散熱，能有效滿足散熱裝置的靈活性和可靠性。目前廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備、電子元件的冷卻和半導(dǎo)體元件的散熱。在實(shí)踐中，必須對不同類型的熱管進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，分析重力和外力的影響。而在進(jìn)行熱管設(shè)計(jì)過程中要分析制作的材料、工藝以及潔凈度等問題，要嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，對其進(jìn)行溫度監(jiān)控處理。
6、熱隔離散熱方法
熱隔離就是通過絕熱技術(shù)進(jìn)行電子散熱器件散熱以及冷卻處理的影響。其主要分為真空絕熱以及非真空絕熱兩種形式。在電子元件的溫度控制上其主要應(yīng)用的就是非真空類型的絕熱處理。而非真空的絕熱就是通過熱導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱材料開展。這種保溫形式也是一種體積保溫方式，直接受保溫材料厚度因素的影響，材料導(dǎo)熱系數(shù)的物理參數(shù)也直接影響其保溫效果。熱隔離方式主要受局部設(shè)備溫度的影響，加強(qiáng)控制，組織高溫設(shè)備和相關(guān)物體的升溫影響，保障整個(gè)設(shè)備的可靠性，延長設(shè)備的壽命。在實(shí)踐中，由于溫度直接影響絕熱材料的傳熱性能，一般情況下溫度上升會(huì)增加絕熱材料。同時(shí)，溫度升高也會(huì)增加絕熱材料中的多孔介質(zhì)中的內(nèi)輻射。在應(yīng)用保溫措施時(shí)，如果設(shè)備運(yùn)行時(shí)間相對較長，實(shí)際保溫效果會(huì)更差。同時(shí)，如果溫度升高就會(huì)導(dǎo)致多孔絕熱材料自身的總導(dǎo)熱系數(shù)的不斷增加。對此，必須要保障隔熱材料的整體性能，進(jìn)而提升應(yīng)用效果。在集成電路的發(fā)展過程中，電子元件的密度和熱密度也保持不變。
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