Nekoliko učinkovitih metoda odvođenja topline
Učinkovitost elektroničkih proizvoda postaje sve moćnija, dok se gustoća integracije i sklapanja neprestano povećava, što dovodi do naglog povećanja njihove radne potrošnje energije i proizvodnje topline. Kvar materijala uzrokovan koncentracijom topline u elektroničkim komponentama čini veliku većinu ukupne stope kvarova, a tehnologija upravljanja toplinom ključni je čimbenik koji se uzima u obzir u elektroničkim proizvodima. U tom smislu potrebno je pojačati toplinsku kontrolu elektroničkih komponenti.
Na učinkovito odvođenje topline elektroničkih komponenti utječu principi prijenosa topline i mehanike fluida. Rasipanje topline električnih komponenti služi za kontrolu radne temperature elektroničkih uređaja, čime se osigurava njihova radna temperatura i sigurnost, uglavnom uključujući različite aspekte kao što su rasipanje topline i materijali. Trenutno rasipanje topline elektroničkih komponenti uglavnom uključuje prirodne, prisilne, tekuće, hlađenje, preusmjeravanje, toplinsku izolaciju i druge metode.
Tehnologija hlađenja uglavnom se odnosi na načine, metode i tehnike vanjskog toplinskog dizajna, uključujući različite aspekte kao što su disipacija topline ili metode hlađenja, materijali itd. povezani s prijenosom topline. Prema različitim metodama provođenja topline i konvekcije, proizvodi radijatora mogu se podijeliti na aktivne i pasivne načine.
Prirodno hlađenje je često korištena metoda aktivnog hlađenja, koja koristi visoku toplinsku vodljivost materijala (uglavnom profila) za odvođenje topline i njezino raspršivanje u zrak. U nedostatku specifičnih zahtjeva za brzinu vjetra, prirodni konvekcijski hladnjak koji se koristi je bakrena aluminijska ploča, ekstruzija aluminija, lijevanje legure za postizanje hlađenja proizvoda. Metode prirodnog hlađenja uglavnom se primjenjuju u elektroničkim komponentama s niskim zahtjevima za regulacijom temperature, opremi male snage i komponentama s relativno niskom gustoćom toplinskog toka za grijanje uređaja.
Metoda prisilnog hlađenja zrakom je način da se ubrza protok zraka oko elektroničkih komponenti i ukloni toplina kroz ventilatore i druga sredstva. Force Air hlađenje također je uobičajena tehnologija rasipanja topline, koja je relativno jednostavna za proizvodnju, ima prednosti relativno niske cijene i jednostavne instalacije. Ova se metoda može primijeniti u elektroničkim komponentama ako je prostor dovoljno velik za protok zraka ili ako su ugrađeni uređaji za odvod topline. U praksi, odgovarajuće povećanje ukupne površine disipacije topline i stvaranje relativno velikog koeficijenta konvektivnog prijenosa topline na površini disipacije topline glavni su načini za poboljšanje ove sposobnosti konvektivnog prijenosa topline.
Primjena tekućeg hlađenja za elektroničke komponente je metoda hlađenja koja se temelji na čipovima i komponentama čipova. Hlađenje tekućinom uglavnom se može podijeliti na dvije metode: izravno hlađenje i neizravno hlađenje. Metoda neizravnog hlađenja tekućinom odnosi se na korištenje tekućeg rashladnog sredstva koje ne dolazi izravno u dodir s elektroničkim komponentama, već umjesto toga prenosi toplinu između grijaćih komponenti kroz sustav srednjeg medija pomoću pomoćnih uređaja kao što su tekući moduli, moduli toplinske vodljivosti, tekućina za prskanje moduli i tekući supstrati.
Metoda izravnog hlađenja tekućinom, također poznata kao metoda hlađenja uranjanjem, je izravan kontakt tekućine s povezanim elektroničkim komponentama, uklanjanje topline kroz rashladnu tekućinu i uglavnom se primjenjuje na uređaje s relativno velikom volumenskom gustoćom potrošnje topline ili u okruženjima s visokom temperaturom.
Korištenjem poluvodičkog hlađenja za raspršivanje topline ili hlađenje nekih konvencionalnih elektroničkih komponenti, također poznato kao termoelektrično hlađenje, ova metoda koristi Peltierov učinak samog poluvodičkog materijala kako bi omogućila istosmjernu struju da prođe kroz različite poluvodičke materijale i oblikuje serijski termoelement. U ovom trenutku, toplina se apsorbira i oslobađa na oba kraja termoelementa kako bi se postigao učinak hlađenja. Ima prednosti male veličine uređaja, praktične instalacije, dobre kvalitete i lakog rastavljanja.
Toplinska izolacija odnosi se na korištenje tehnologije izolacije za odvođenje topline i hlađenje elektroničkih komponenti. Uglavnom se dijeli na dva oblika: vakuumsku izolaciju i nevakuumsku izolaciju. U kontroli temperature elektroničkih komponenti uglavnom se koristi nevakuumska izolacijska obrada. Metoda toplinske izolacije uglavnom utječe na temperaturu lokalnih komponenti, jača kontrolu i sprječava učinke zagrijavanja visokotemperaturnih komponenti i srodnih objekata, čime se osigurava pouzdanost cijele komponente i produljuje životni vijek opreme. U praksi, budući da temperatura izravno utječe na prijenos topline izolacijskih materijala, općenito što je viša temperatura, potrebno je više izolacijskih materijala.
U procesu razvoja integriranih sklopova, gustoća i toplinska gustoća elektroničkih komponenti nastavljaju se povećavati, a njihovi toplinski problemi postupno postaju sve izraženiji. Metode hlađenja visoke kvalitete mogu osigurati pokazatelje performansi elektroničkih komponenti. U praktičnim primjenama potrebno je sveobuhvatno razmotriti specifičnu snagu grijanja i vlastite karakteristike elektroničkih komponenti, te razumno primijeniti različite metode hlađenja. Potrebno je sveobuhvatno odabrati metode i sredstva primjene na temelju konkretnih scenarija primjene, te na taj način istaknuti pokazatelje rada elektroničkih komponenti.
