電子器件散熱技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展

為了提高冷板的散熱效果，Li Teng 等采用低熔點(diǎn)金屬或其合金作為冷卻流動工質(zhì)，液態(tài)金屬及合金一方面具有遠(yuǎn)高于水、空氣等常規(guī)冷卻介質(zhì)的導(dǎo)熱率，另一方面還具有流動性，可實(shí)現(xiàn)快速高效的熱量運(yùn)輸。有學(xué)者以納米Al2O3/水功能流體作為冷卻介質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傳熱性能提高了40 %.美國Avid Thermalloy公司專利產(chǎn)品HiContact 系列冷板是將鑲嵌在平板上的圓管部分壓扁，使得管與板形成同一平面，這樣冷卻管可以與元器件直接接觸，從而提高傳熱效果。Thermacore 公司推出的微處理冷板冷卻系統(tǒng)散熱能力超過200 W,熱流密度大于250 W·cm-2.

2.3 微通道傳熱

微通道是定義為水力學(xué)直徑在1~1000 m 之間的通道或管道，具有高表面積/體積比、低熱阻、低流量等特點(diǎn)，是一種有效散熱的解決方案。在定向硅片上或者在基板上利用各向異性蝕刻等技術(shù)制造出微尺度通道，液體在流過微通道時通過蒸發(fā)或者直接將熱量帶走。它是利用微尺度換熱的特殊性來達(dá)到高效冷卻的目的，是目前各國研究的熱點(diǎn)。研究表明，液體在微通道內(nèi)被加熱會迅速發(fā)展為核態(tài)沸騰，此時液體處于一個高度不平衡狀態(tài)，具有很大的換熱能力，通道壁面過熱度也比常規(guī)尺寸下的情況要小得多。Faulkner 等研制了一套基于微通道的冷卻系統(tǒng)，利用納米流體的強(qiáng)化沸騰效果實(shí)現(xiàn)了1000 W·cm-2 的冷卻能力。

3 結(jié)語

抗熱沖擊和散熱問題已成為電子技術(shù)發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)的依靠單相流體的對流換熱方法和強(qiáng)制風(fēng)冷方法難以滿足許多電子器件的散熱要求，特別是風(fēng)冷需要安排高效、高翅化比的擴(kuò)展散熱表面，卻常常受到應(yīng)用場合的空間限制。因此，必須研究和開發(fā)新的散熱手段以適應(yīng)有高熱流密度散熱要求的場合。電子設(shè)備的微型化及特殊用途有時要求使用一些特殊的冷卻方式，其中研究和應(yīng)用較多的有熱管傳熱冷卻、熱虹吸管傳熱冷卻、環(huán)路熱管、毛細(xì)泵吸環(huán)路冷卻及熱電制冷等。近年還發(fā)展起一類具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)-相變溫控，其基本原理是利用相變材料的相變過程儲存或釋放熱量，從而實(shí)現(xiàn)對物體的溫度控制。相變溫控因具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，早在20 世紀(jì)60 年代就被應(yīng)用到航空航天電子設(shè)備溫控上。隨著各種便攜式電子設(shè)備向小型化、高集成化方向的發(fā)展，相變溫控又被應(yīng)用到這些電子設(shè)備的溫控上，這方面的應(yīng)用研究逐漸成為溫控領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。利用相變材料大的相變潛熱和較為恒定的相變溫度的特點(diǎn)，可有效提高電子元器件抗熱沖擊的能力，實(shí)現(xiàn)電子器件散熱的有效管理，保證電子電器設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。