電子設(shè)備熱控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(編輯修改稿)
2025-07-13 14:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 展方向。此外，在一些特殊場合新材料技術(shù)也在不斷發(fā)展，例如，電絕緣、高導(dǎo)熱率的陶瓷材料的開發(fā)與制造等。 液體冷卻方法對電子元器件采用液體冷卻的方法進(jìn)行散熱，主要是針對芯片或芯片組件提出的概念。液體冷卻包括直接冷卻和間接冷卻。間接液體冷卻法就是液體冷卻劑不與電子元件直接接觸，而熱量經(jīng)中間媒介或系統(tǒng)（如液冷模塊、導(dǎo)熱模塊、噴射液冷模塊、液冷基板等）從發(fā)熱元件傳遞給液體。通常需要在這種系統(tǒng)中配置泵以維持液體的循環(huán)，例如在近幾年的臺式機(jī)和筆記本產(chǎn)品中有采用水冷系統(tǒng)散熱結(jié)構(gòu)。近年來為了滿足不斷增長的芯片級液體冷卻需求，伴隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，各種微泵技術(shù)獲得了極大的發(fā)展。比較典型的微泵主要是由硅、高分子材料、壓電材料等組成的各種振膜式壓縮機(jī)。直接液體冷卻法（又稱浸入冷卻）是指液體與電子元件直接接觸，由冷卻劑吸熱并將熱量帶走，它適用于熱耗體積密度很高或那些必須在高溫環(huán)境下工作且器件與被冷卻表面之間的溫度梯度又很小的部件以及高度封裝或大功率電子器件的2D或3D封裝。例如，在一些高速計算機(jī)里直接把電子器件浸在氟化烴溶液中，利用它進(jìn)行直接冷卻。也有研究者提出了一種振動誘導(dǎo)霧化冷卻系統(tǒng)，這是一種液滴冷卻技術(shù)。其特點(diǎn)是：使用電介質(zhì)冷卻液作為工作介質(zhì)，通過控制液滴直徑和頻率來控制冷卻功率，可以被用來冷卻芯片。 制冷方式或冷卻方法制冷從客觀上講，就是給高溫?zé)嵩刺峁┮粋€連續(xù)低溫的熱源，使其溫度得到控制。從制冷的方式來講，在電子器件中采用主要有利用制冷劑相變制冷和Peltier效應(yīng)制冷。制冷劑的相變冷卻這是利用制冷劑發(fā)生相變時大量吸收熱量的特性，在特定場合下對電子器件進(jìn)行冷卻。一般所說的相變冷卻主要指制冷劑蒸發(fā)從環(huán)境吸熱，其包括兩種情況：容積沸騰（靜止液體沸騰，又叫池沸騰）和流動沸騰。IBM公司曾研制出采用浸漬式池狀沸騰冷卻方案的液體封裝組件（LEM），它的換熱系數(shù)可高達(dá)1700～5700W/m2K，組件的熱耗量達(dá)300W。然而，對于相變冷卻的應(yīng)用，還有一些技術(shù)問題尚待解決，特別是流動沸騰。在某些情況下，深冷技術(shù)也在電子元器件冷卻方面發(fā)揮了重要的作用。如ETA大型計算機(jī)就是使用了深冷技術(shù)。對于某些大功率巨型計算機(jī)系統(tǒng)，其芯片的冷卻也可以采用循環(huán)效率較高的蒸汽壓縮式制冷裝置。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是制冷量及制冷溫度范圍方面均比較寬廣，機(jī)器設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，比熱電制冷高一個數(shù)量級。Peltier制冷用制冷的方式來散熱或冷卻常規(guī)的電子元器件，制冷裝置體積小、質(zhì)量輕、安裝和拆卸要方便往往是首要考慮的因素，而小型的半導(dǎo)體制冷就符合這樣的要求。半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷，是利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)。當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電
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