電子器件散熱技術(shù)現(xiàn)狀及進展

為了提高冷板的散熱效果，Li Teng 等采用低熔點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，可實現(xiàn)快速高效的熱量運輸。有學(xué)者以納米Al2O3/水功能流體作為冷卻介質(zhì)，實驗結(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，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到高效冷卻的目的，是目前各國研究的熱點。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)，利用納米流體的強化沸騰效果實現(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制風冷方法難以滿足許多電子器件的散熱要求，特別是風冷需要安排高效、高翅化比的擴展散熱表面，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)濟節(jié)能等優(yōu)點，早在20 世紀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。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，可有效提高電子元器件抗熱沖擊的能力，實現(xiàn)電子器件散熱的有效管理，保證電子電器設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性。