電子器件的六種散熱方法

在電子器件的高速發(fā)展過程中，電子元器件的總功率密度也不斷的增大，但是其尺寸卻越來越較小，熱流密度就會持續(xù)增加，在這種高溫的環(huán)境中勢必會影響電子元器件的性能指標，對此，必須要加強對電子元器件的熱控制。如何解決電子元器件的散熱問題是現(xiàn)階段的重點。對此，文章主要對電子元器件的散熱方法進行了簡單的分析。

電子元器件的高效散熱問題，受到傳熱學以及流體力學的原理影響。電氣器件的散熱就是對電子設(shè)備運行溫度進行控制，進而保障其工作的溫度性以及安全性，其主要涉及到了散熱、材料等各個方面的不同內(nèi)容?，F(xiàn)階段主要的散熱方式主要就是自然、強制、液體、制冷、疏導、熱隔離等方式。

1. 自然散熱或冷卻方式

自然散熱或者冷卻方式就是在自然的狀況之下，不接受任何外部輔助能量的影響，通過局部發(fā)熱器件以周圍環(huán)境散熱的方式進行溫度控制，其主要的方式就是導熱、對流以及輻射集中方式，而主要應(yīng)用的就是對流以及自然對流幾種方式。其中自然散熱以及冷卻方式主要就是應(yīng)用在對溫度控制要求較低的電子元器件、器件發(fā)熱的熱流密度相對較低的低功耗的器材以及部件之中。在密封以及密集性組裝的器件中無需應(yīng)用其他冷卻技術(shù)的狀態(tài)之中也可以應(yīng)用此種方式。在一些時候，對于散熱能力要求相對較低的時候也會利用電子器件自身的特征，適當?shù)脑黾悠渑c臨近的熱沉導熱或者輻射影響，在通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化自然對流，進而增強系統(tǒng)的散熱能力。

2. 強制散熱或冷卻方法

強制散熱或冷卻方法就是通過風扇等方式加快電子元器件周邊的空氣流動，帶走熱量的一種方式。此種方式較為簡單便捷，應(yīng)用效果顯著。在電子元器件中如果其空間較大使得空氣流動或者安裝一些散熱設(shè)施，就可以應(yīng)用此種方式。在實踐中，提升此種對流傳熱能力的主要方式具體如下：要適當?shù)脑黾由岬目偯娣e，要在散熱表面產(chǎn)生相對較大的對流傳熱系數(shù)。

在實踐中，增大散熱器表面散熱面積的方式應(yīng)用較為廣泛。在工程中主要就是通過翅片的方式拓展散熱器的表面面積，進而強化傳熱效果。而翅片散熱方式可以分為不同的形式，在一些熱耗電子器件的表面以及空氣中應(yīng)用的換熱器件。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。而對于一些功率相對較大的電子期間，則可以應(yīng)用航空中的擾流方式進行處理，通過對散熱器中增加擾流片，在散熱器的表面流場中引入擾流則可以提升換熱的效果。

當然，散熱器本身材料的選擇跟其散熱性能有著直接的關(guān)系目前，散熱器的材料主要是用鋁經(jīng)過壓鑄型加折疊鰭/沖壓薄鰭而制成的，鋁具有高的熱傳導率（198W/mK）和不易氧化的優(yōu)點，另外，傳導率大于200W/mk的AIN陶瓷，用這種材料制成的散熱器具有高的熱傳導率、不導電、長期暴露在空氣中不會氧化的優(yōu)點，這種材料已在電子元件的封裝技術(shù)和行波管中得到了應(yīng)用。此外，用硅材料制作熱沉在微型系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用，通過化學加工方法可以在硅材料上得到理想深寬比的微通道。

3. 液體冷卻散熱方法

對電子元器件中應(yīng)用液體冷卻的方法進行散熱處理，是一種基于芯片以及芯片組件形成的散熱方式。液體冷卻主要可以分為直接冷卻以及間接冷卻兩種方式。間接液體冷卻方式就是其應(yīng)用的液體冷卻劑與直接與電子元件進行接觸，通過中間的媒介系統(tǒng)，利用液體模塊、導熱模塊、噴射液體模塊以及液體基板等輔助裝置在發(fā)射的熱元件中之間的進行傳遞。直接的液體冷卻方式也可以稱之為浸入冷卻方式，就是將液體與相關(guān)電子元件直接接觸，通過冷卻劑吸收熱量并且?guī)ё邿崃浚饕褪窃谝恍岷捏w積密度相對較高或者在高溫環(huán)境中應(yīng)用的器件。

4. 散熱或冷卻方法的制冷方法

散熱或冷卻方法的制冷方法主要有制冷劑的相變冷卻以及Pcltier制冷兩種方式，在不同的環(huán)境中其采取的方式也是不同的，要綜合實際狀況合理應(yīng)用。 1 制冷劑的相變冷卻 就是一種通過制冷劑的相變作用吸收大量熱量的方式，可以在一些特定的場合中冷卻電子器件。而一般狀態(tài)主要就是通過制冷劑蒸發(fā)帶走環(huán)境中的熱量，其主要包括了容積沸騰以及流動沸騰兩種類型。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值與影響。在一些功率相對較大的計算機系統(tǒng)中則可以應(yīng)用深冷技術(shù)，不僅僅可以提升循環(huán)效率，其制冷的數(shù)量以及溫度范圍也較為廣泛，整個機器設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對的較為緊湊且循環(huán)的效率也相對較高。2 Pcltier制冷 通過半導體制冷的方式散熱或者冷卻處理一些常規(guī)性的電子元器件，具有裝置體積小、安裝便捷且質(zhì)量較強、便于拆卸的優(yōu)勢。此種方式也稱之為稱熱電制冷方式，就是通過半導體材料自身的Pcltier效應(yīng)，在直流電通過不同的半導體材料在串聯(lián)的作用之下形成電偶，可以通過在電偶兩端吸收熱量、放出熱量，這樣就可以實現(xiàn)制冷的效果。此種方式是一種產(chǎn)生負熱阻的制冷技術(shù)與手段，其穩(wěn)定性相對較高，但是因為其成本相對較高，效率也相對較低，在一些體積相對較為緊湊，且對于制冷要求較低的環(huán)境中應(yīng)用。其散熱溫度≤100℃；冷卻負載≤300W。

5. 散熱或冷卻中的能量疏導方式

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環(huán)境中。而在電子電路集成化的過程中，大功率的電子器件逐漸增加，電子器件的尺寸也越來越小。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。因為熱管技術(shù)其自身具有一定的導熱性特征，具有良好的等溫性特征，在應(yīng)用中具有熱流密度可變性且恒溫特性良好、可以快速適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)勢，在電子電氣設(shè)備的散熱中應(yīng)用較為廣泛，可以有效的滿足散熱裝置的靈活、高效率且可靠性的特征，現(xiàn)階段在電氣設(shè)備、電子元器件冷卻以及半導體元件的散熱方面中應(yīng)用較為廣泛。熱管是一種高效率且通過相變傳熱方式進行熱傳導的模式，在電子元器件散熱中應(yīng)用較為廣泛。在實踐中，必須要對不同的種類要求，對熱管進行單獨的設(shè)計，分析重力以及外力等因素的影響等合理設(shè)計。而在進行熱管設(shè)計過程中要分析制作的材料、工藝以及潔凈度等問題，要嚴格控制產(chǎn)品質(zhì)量，對其進行溫度監(jiān)控處理。

6. 熱隔離散熱方法

熱隔離就是通過絕熱技術(shù)進行電子元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熱系數(shù)的絕熱材料開展。此種絕熱形式也是一種容積絕熱的方式，直接受絕熱材料厚度因素的影響，而材料的導熱系數(shù)的物理參數(shù)也直接影響其隔熱效果。熱隔離方式主要就是在局部器件的溫度影響，要加強控制，組織高溫器件以及相關(guān)物體產(chǎn)生的升溫影響，進而保障整個元件的可靠性，延長設(shè)備的應(yīng)用壽命。在實踐中，因為溫度直接影響絕熱材料的傳熱性能，在一般狀況之下如果溫度上升就會增加絕熱材料。同時，溫度升高也會增加絕熱材料中的多孔介質(zhì)中的內(nèi)輻射。在應(yīng)用隔熱措施的時候，設(shè)備運行時間如果相對較長其實際的隔熱效果則就越差。同時，如果溫度升高就會導致多孔絕熱材料自身的總導熱系數(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，電子元件的密度與熱量密度也在持續(xù)增加，其散熱問題也逐漸凸顯。對此，高質(zhì)量的散熱以及冷卻方式可以保障電子元器件的性能指標。在實踐中，要綜合具體的電子元器件的發(fā)熱功率、自身的特性，合理的應(yīng)用不同的散熱以及冷卻方式與手段，要綜合具體的應(yīng)用場合，合理選擇應(yīng)用方式與手段，進而凸顯電子元器件的性能指標。