Một số phương pháp tản nhiệt hiệu quả
Hiệu suất của các sản phẩm điện tử ngày càng trở nên mạnh mẽ, trong khi mật độ tích hợp và lắp ráp không ngừng tăng lên, dẫn đến mức tiêu thụ điện năng hoạt động và sinh nhiệt của chúng tăng mạnh. Lỗi vật liệu do nồng độ nhiệt trong linh kiện điện tử chiếm phần lớn trong tổng tỷ lệ lỗi và công nghệ quản lý nhiệt là yếu tố chính được xem xét trong các sản phẩm điện tử. Cần tăng cường kiểm soát nhiệt của linh kiện điện tử trong vấn đề này.
Khả năng tản nhiệt hiệu quả của các linh kiện điện tử bị ảnh hưởng bởi các nguyên lý truyền nhiệt và cơ học chất lỏng. Tản nhiệt của các bộ phận điện là để kiểm soát nhiệt độ hoạt động của các thiết bị điện tử, từ đó đảm bảo nhiệt độ làm việc và an toàn của chúng, chủ yếu liên quan đến các khía cạnh khác nhau như tản nhiệt và vật liệu. Hiện nay, tản nhiệt của linh kiện điện tử chủ yếu bao gồm các phương pháp tự nhiên, cưỡng bức, chất lỏng, làm lạnh, chuyển hướng, cách ly nhiệt và các phương pháp khác.
Công nghệ làm mát chủ yếu đề cập đến các cách thức, phương pháp và kỹ thuật thiết kế nhiệt bên ngoài, liên quan đến nhiều khía cạnh khác nhau như tản nhiệt hoặc phương pháp làm mát, vật liệu, v.v. liên quan đến truyền nhiệt. Theo các phương pháp dẫn nhiệt và đối lưu khác nhau, các sản phẩm tản nhiệt có thể được chia thành chế độ chủ động và thụ động.
Làm mát tự nhiên là phương pháp làm mát chủ động thường được sử dụng, sử dụng tính dẫn nhiệt cao của vật liệu (chủ yếu là các cấu hình) để loại bỏ nhiệt và tản nhiệt vào không khí. Trong trường hợp không có yêu cầu cụ thể về tốc độ gió, tản nhiệt đối lưu tự nhiên được sử dụng là tấm nhôm đồng, đùn nhôm, đúc hợp kim để làm mát sản phẩm. Phương pháp làm mát tự nhiên chủ yếu được áp dụng trong các linh kiện điện tử có yêu cầu kiểm soát nhiệt độ thấp, thiết bị và linh kiện tiêu thụ điện năng thấp có mật độ dòng nhiệt tương đối thấp để sưởi ấm thiết bị.
Phương pháp làm mát không khí cưỡng bức là một cách để tăng tốc luồng không khí xung quanh các linh kiện điện tử và loại bỏ nhiệt thông qua quạt và các phương tiện khác. Làm mát bằng không khí Force cũng là một công nghệ tản nhiệt phổ biến, chế tạo tương đối đơn giản, có ưu điểm là giá thành tương đối thấp và lắp đặt đơn giản. Phương pháp này có thể được áp dụng trong các linh kiện điện tử nếu không gian đủ rộng cho luồng không khí lưu thông hoặc nếu lắp đặt một số thiết bị tản nhiệt. Trong thực tế, việc tăng tổng diện tích tản nhiệt một cách thích hợp và tạo ra hệ số truyền nhiệt đối lưu tương đối lớn trên bề mặt tản nhiệt là những cách chính để nâng cao khả năng truyền nhiệt đối lưu này.
Ứng dụng làm mát bằng chất lỏng cho linh kiện điện tử là phương pháp làm mát dựa trên chip và linh kiện chip. Làm mát bằng chất lỏng chủ yếu có thể được chia thành hai phương pháp: làm mát trực tiếp và làm mát gián tiếp. Phương pháp làm mát bằng chất lỏng gián tiếp đề cập đến việc sử dụng chất làm mát bằng chất lỏng không tiếp xúc trực tiếp với các linh kiện điện tử mà thay vào đó truyền nhiệt giữa các bộ phận làm nóng thông qua hệ thống môi trường trung gian sử dụng các thiết bị phụ trợ như mô-đun chất lỏng, mô-đun dẫn nhiệt, chất lỏng phun mô-đun và chất nền lỏng.
Phương pháp làm mát bằng chất lỏng trực tiếp, còn được gọi là phương pháp làm mát ngâm, là tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng với các linh kiện điện tử liên quan, loại bỏ nhiệt qua chất làm mát và chủ yếu áp dụng cho các thiết bị có mật độ thể tích tiêu thụ nhiệt tương đối cao hoặc trong môi trường nhiệt độ cao.
Bằng cách sử dụng làm mát chất bán dẫn để tản nhiệt hoặc làm mát một số linh kiện điện tử thông thường hay còn gọi là làm mát nhiệt điện, phương pháp này tận dụng hiệu ứng Peltier của chính vật liệu bán dẫn để cho dòng điện một chiều đi qua các vật liệu bán dẫn khác nhau và tạo thành cặp nhiệt điện nối tiếp. Tại thời điểm này, nhiệt được hấp thụ và giải phóng ở cả hai đầu của cặp nhiệt điện để đạt được hiệu quả làm mát. Nó có ưu điểm là kích thước thiết bị nhỏ, lắp đặt thuận tiện, chất lượng tốt và tháo lắp dễ dàng.
Cách ly nhiệt đề cập đến việc sử dụng công nghệ cách nhiệt để tản nhiệt và làm mát các linh kiện điện tử. Nó chủ yếu được chia thành hai dạng: cách nhiệt chân không và cách nhiệt không chân không. Trong việc kiểm soát nhiệt độ của các linh kiện điện tử, phương pháp xử lý cách nhiệt không chân không chủ yếu được sử dụng. Phương pháp cách nhiệt chủ yếu ảnh hưởng đến nhiệt độ của các bộ phận cục bộ, tăng cường khả năng kiểm soát và ngăn ngừa tác động nhiệt của các bộ phận có nhiệt độ cao và các vật thể liên quan, từ đó đảm bảo độ tin cậy của toàn bộ bộ phận và kéo dài tuổi thọ ứng dụng của thiết bị. Trong thực tế, do nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất truyền nhiệt của vật liệu cách nhiệt, nên nhìn chung nhiệt độ càng cao thì càng cần nhiều vật liệu cách nhiệt.
Trong quá trình phát triển của mạch tích hợp, mật độ và mật độ nhiệt của các linh kiện điện tử tiếp tục tăng lên và các vấn đề về nhiệt của chúng dần trở nên nổi bật hơn. Phương pháp làm mát chất lượng cao có thể đảm bảo các chỉ số hoạt động của linh kiện điện tử. Trong các ứng dụng thực tế, cần xem xét toàn diện công suất làm nóng cụ thể và đặc tính tự thân của các linh kiện điện tử và áp dụng hợp lý các phương pháp làm mát khác nhau. Cần phải lựa chọn toàn diện các phương pháp và phương tiện ứng dụng dựa trên các tình huống ứng dụng cụ thể, từ đó làm nổi bật các chỉ số hiệu suất của các linh kiện điện tử.
