Verschillende efficiënte methoden voor warmteafvoer
De prestaties van elektronische producten worden steeds krachtiger, terwijl de integratie- en assemblagedichtheid voortdurend toenemen, wat leidt tot een scherpe toename van hun energieverbruik en warmteontwikkeling. Materiaalfouten veroorzaakt door warmteconcentratie in elektronische componenten zijn verantwoordelijk voor het overgrote deel van het totale uitvalpercentage, en thermische beheertechnologie is een sleutelfactor bij elektronische producten. In dit opzicht is het noodzakelijk om de thermische controle van elektronische componenten te versterken.
De efficiënte warmteafvoer van elektronische componenten wordt beïnvloed door de principes van warmteoverdracht en vloeistofmechanica. De warmteafvoer van elektrische componenten is bedoeld om de bedrijfstemperatuur van elektronische apparaten te regelen, waardoor hun werktemperatuur en veiligheid worden gewaarborgd, waarbij voornamelijk verschillende aspecten betrokken zijn, zoals warmteafvoer en materialen. Momenteel omvat de warmteafvoer van elektronische componenten voornamelijk natuurlijke, geforceerde, vloeibare, koeling, omleiding, thermische isolatie en andere methoden.
Koeltechnologie verwijst voornamelijk naar de manieren, methoden en technieken van extern thermisch ontwerp, waarbij verschillende aspecten betrokken zijn, zoals warmtedissipatie of koelmethoden, materialen, enz. die verband houden met warmteoverdracht. Volgens de verschillende methoden van warmtegeleiding en convectie kunnen radiatorproducten worden onderverdeeld in actieve en passieve modi.
Natuurlijke koeling is een veelgebruikte methode van actieve koeling, waarbij gebruik wordt gemaakt van de hoge thermische geleidbaarheid van materialen (voornamelijk profielen) om warmte te verwijderen en in de lucht af te voeren. Bij afwezigheid van specifieke windsnelheidseisen is het gebruikte natuurlijke convectie-koellichaam koper-aluminiumplaat, aluminium-extrusie en aluminiumgieten om productkoeling te bereiken. Natuurlijke koelingsmethoden worden voornamelijk toegepast in elektronische componenten met lage vereisten voor temperatuurregeling, apparatuur met een laag vermogen en componenten met een relatief lage warmtefluxdichtheid voor apparaatverwarming.
De geforceerde luchtkoelingsmethode is een manier om de luchtstroom rond elektronische componenten te versnellen en warmte te verwijderen via ventilatoren en andere middelen. Force Air-koeling is ook een veelgebruikte warmteafvoertechnologie, die relatief eenvoudig te vervaardigen is, de voordelen heeft van een relatief lage prijs en eenvoudige installatie. Deze methode kan worden toegepast in elektronische componenten als de ruimte groot genoeg is voor luchtstroom of als er voorzieningen voor warmteafvoer zijn geïnstalleerd. In de praktijk zijn het op passende wijze vergroten van het totale warmtedissipatieoppervlak en het genereren van een relatief grote convectieve warmteoverdrachtscoëfficiënt op het warmtedissipatieoppervlak de belangrijkste manieren om dit convectieve warmteoverdrachtsvermogen te verbeteren.
De toepassing van vloeistofkoeling voor elektronische componenten is een koelmethode op basis van chips en chipcomponenten. Vloeistofkoeling kan grofweg in twee methoden worden verdeeld: directe koeling en indirecte koeling. De indirecte vloeistofkoelingsmethode verwijst naar het gebruik van een vloeibaar koelmiddel dat niet direct in contact komt met elektronische componenten, maar in plaats daarvan warmte overdraagt tussen verwarmingscomponenten via een tussenmediumsysteem met behulp van hulpapparaten zoals vloeistofmodules, thermische geleidbaarheidsmodules, spuitvloeistof modules en vloeibare substraten.
De directe vloeistofkoelingmethode, ook bekend als immersiekoelingmethode, is om de vloeistof rechtstreeks in contact te brengen met gerelateerde elektronische componenten, warmte via het koelmiddel te verwijderen en deze voornamelijk toe te passen op apparaten met een relatief hoge volumedichtheid van het warmteverbruik of in omgevingen met hoge temperaturen.
Door gebruik te maken van halfgeleiderkoeling om warmte af te voeren of sommige conventionele elektronische componenten af te koelen, ook bekend als thermo-elektrische koeling, maakt deze methode gebruik van het Peltier-effect van het halfgeleidermateriaal zelf om gelijkstroom door verschillende halfgeleidermaterialen te laten stromen en een thermokoppel in serie te vormen. Op dit punt wordt aan beide uiteinden van het thermokoppel warmte geabsorbeerd en vrijgegeven om het koeleffect te bereiken. Het heeft de voordelen van een klein apparaatformaat, gemakkelijke installatie, goede kwaliteit en eenvoudige demontage.
Thermische isolatie verwijst naar het gebruik van isolatietechnologie om warmte af te voeren en elektronische componenten te koelen. Het is hoofdzakelijk verdeeld in twee vormen: vacuümisolatie en niet-vacuümisolatie. Bij de temperatuurregeling van elektronische componenten wordt hoofdzakelijk een niet-vacuümisolatiebehandeling gebruikt. De thermische isolatiemethode beïnvloedt voornamelijk de temperatuur van lokale componenten, versterkt de controle en voorkomt de verwarmingseffecten van componenten met hoge temperaturen en aanverwante objecten, waardoor de betrouwbaarheid van het gehele onderdeel wordt gegarandeerd en de levensduur van de apparatuur wordt verlengd. Omdat de temperatuur in de praktijk rechtstreeks van invloed is op de warmteoverdrachtsprestaties van isolatiematerialen, geldt dat hoe hoger de temperatuur, hoe meer isolatiematerialen er in het algemeen nodig zijn.
In het ontwikkelingsproces van geïntegreerde schakelingen blijven de dichtheid en warmtedichtheid van elektronische componenten toenemen, en worden hun thermische problemen geleidelijk prominenter. Hoogwaardige koelmethoden kunnen de prestatie-indicatoren van elektronische componenten garanderen. In praktische toepassingen is het noodzakelijk om uitgebreid rekening te houden met het specifieke verwarmingsvermogen en de eigen kenmerken van elektronische componenten, en redelijkerwijs verschillende koelmethoden toe te passen. Het is noodzakelijk om de toepassingsmethoden en -middelen uitgebreid te selecteren op basis van de specifieke toepassingsscenario's, en zo de prestatie-indicatoren van elektronische componenten te benadrukken.
