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电子器件的6大散热方法

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浏览:2639 发布日期:2022-05-25 08:12:15【

在电子器件快速发展的过程中,电子元器件的总功率密度也在不断提高,但其尺寸越来越小,热流密度会不断增加。在这种高温环境下,势必会影响电子元器件的性能指标,为此,需要加强电子元器件的热控制。如何解决电子元器件的散热问题是现阶段的重点。对此,文章主要对电子元器件的散热方式进行了简单的分析。

 

电子元件的高效散热问题受到传热和流体力学原理的影响。电气设备的散热是控制电子设备的工作温度,以保证其工作的温度和安全,主要涉及散热、材料等不同方面。现阶段主要的散热方式主要有自然、强制、液体、制冷、疏通、隔热等方式。

1、自然散热或冷却方式

自然散热或降温方式是指在自然条件下,不接受任何外来辅助能源的影响,通过局部加热装置以向周围环境散热的方式控制温度。它是热传导、对流和辐射集中的方式,主要应用是对流和自然对流。其中,自然散热和冷却方式主要用于对温度控制要求不高的电子元件,以及热通量密度相对较低的低功耗设备和元件。这种方法也可以用于密封和密集包装的设备,而无需应用其他冷却技术。在某些情况下,当对散热的要求比较低时,会利用电子设备本身的特性,适当增加电子设备与相邻散热片之间的导热或散热效果,通过优化自然对流 优化结构来增强系统的散热能力。

 

2.强制散热或冷却方式


电子器件的6大散热方法


 

强制散热或冷却方法是一种加速电子元件周围空气流动并通过风扇等方式带走热量的方法。这种方法比较简单方便,应用效果显着。在电子元器件中,如果空间足够大,可以让空气流通或者安装一些散热设施,都可以采用这种方式。在实践中,提高对流传热能力的主要途径有:适当增加散热的总面积,在散热面上产生较大的对流传热系数。

 

在实际应用中,广泛采用增加散热器表面散热面积的方法。项目中主要通过翅片的方式扩大散热器表面积,从而增强传热效果。翅片的散热方式可以分为不同的形式,例如应用于一些发热电子设备的表面和空气中的热交换装置。应用这种模式可以降低散热器的热阻,提高其散热效果。对于一些功率比较大的电子时期,可以采用航空中的扰流板法进行处理。通过在散热器上增加扰流板,将扰流板引入散热器的表面流场,可以提高传热效率。影响。

当然,散热器本身材质的选择直接关系到它的散热性能。目前散热器的材料主要是铝材通过压铸和折叠翅片/冲压薄翅片制成。铝具有高导热率(198W/mK)和不易氧化的优点。另外,电导率大于200W/mk的AIN陶瓷,这种材料制成的散热器具有导热系数高、不导电、长期暴露在空气中不氧化等优点。 ,这种材料已用于电子元件和行波管的封装技术。此外,由硅材料制成的散热片在微系统中也得到了广泛的应用,通过化学加工方法可以在硅材料上获得具有理想纵横比的微通道。

3.液冷散热方式

在电子元件中应用液冷散热的方法是基于芯片和贴片元件的散热方法。液冷主要可分为直接冷却和间接冷却。间接液冷方式是应用的液体冷却剂直接与电子元件接触,通过中间介质系统,利用液体模块、导热模块、射流模块、液体基板等辅助装置进行发射。热元件。发送。直接液冷方式也可以称为浸没式冷却方式,即液体与相关电子元件直接接触,热量被冷却液吸收带走,主要是在一些热耗量较大的情况下密度比较高或在高温环境下应用装置。

4.系统散热或冷却方式冷却方式

散热或冷却方式主要包括制冷剂的相变冷却和Pcltier冷却。不同环境所采用的方法不同,应根据实际情况合理应用。 1 冷媒相变冷却是一种通过冷媒的相变吸收大量热量的方式,在某些特定场合可以对电子设备进行冷却。一般状态主要是通过制冷剂的蒸发带走环境中的热量,主要包括体积沸腾和流动沸腾两种。通常情况下,低温技术在电子元件的冷却中也具有重要的价值和影响。在一些功率比较大的计算机系统中,可以应用低温技术,不仅可以提高循环效率,而且制冷量和温度范围也很广。整机设备结构比较紧凑,循环效率比较高。更高。 2 Pcltier制冷采用半导体制冷对一些常规电子元件进行散热或冷却,具有体积小、安装方便、质量强、易拆装等优点。这种方法也称为热电冷却法。它是通过半导体材料本身的Pcltier效应,通过不同半导体材料串联作用形成直流电,形成电偶,可以在电偶两端吸热和放热。 ,从而达到降温效果。该方法是一种制冷技术和产生负热阻的手段。它的稳定性比较高,但是由于成本比较高,效率比较低,所以在一些体积上比较紧凑,对制冷的要求不高。环境中的应用。散热温度≤100℃;冷负荷≤300W。

5、散热或冷却中的能量疏导方式

是将电子设备发出的热量通过传递热量的传热元件传递到另一个环境。在电子电路集成过程中,大功率电子器件逐渐增多,电子器件的尺寸也越来越小。对此,这就要求散热装置本身必须具备一定的散热条件,而散热装置本身也必须具备一定的散热条件。因为热管技术有自己的具有一定的导热特性和良好的等温特性。在应用中具有热流密度可变、恒温特性好等优点,能快速适应环境。广泛应用于电子电气设备的散热,能有效满足散热要求。该器件具有灵活、高效、可靠等特点,现阶段广泛应用于电气设备、电子元器件的冷却和半导体元器件的散热。热管是一种通过相变传热的高效导热方式,广泛应用于电子元器件的散热。在实际应用中,需要针对不同类型的要求分别设计热管,分析重力和外力等因素的影响。在热管设计过程中,需要对生产的材料、工艺和清洁度进行分析,严格控制产品质量,并进行温度监控处理。

6、热隔离和散热方式

热隔离是通过绝热技术对电子元件进行散热和冷却处理的效果。主要分为真空绝和非真空绝两种形式。在电子元件的温度控制中,它的主要应用是非真空式的保温。非真空绝热是通过具有导热性的绝热材料进行的。这种保温形式也是体积保温的一种方式,直接受保温材料厚度的影响,材料导热系数的物理参数也直接影响其保温效果。热隔离方式主要受本地设备温度的影响。要加强控制,防止高温器件及相关物体的发热效应,以保证整个部件的可靠性,延长设备的使用寿命。在实际应用中,由于温度直接影响绝缘材料的传热性能,所以在正常情况下,如果温度升高,绝缘材料就会增加。同时,温度的升高也增加了保温材料中多孔介质的内辐射。在采取保温措施时,如果设备运行时间较长,实际保温效果会更差。同时,如果温度升高,多孔绝缘材料本身的总导热系数会不断增加。对此,必须保证保温材料的整体性能,才能提高应用效果。

 

在集成电路发展过程中,电子元器件的密度和热密度也在不断提高,散热问题也逐渐凸显。对此,优质的散热和冷却方式可以保证电子元器件的性能指标。在实际应用中,需要综合具体电子元器件的发热功率及其自身特点,合理应用不同的散热和冷却方式和手段。