Αρκετές αποτελεσματικές μέθοδοι απαγωγής θερμότητας
Η απόδοση των ηλεκτρονικών προϊόντων γίνεται ολοένα και πιο ισχυρή, ενώ η ενσωμάτωση και η πυκνότητα συναρμολόγησης αυξάνονται συνεχώς, οδηγώντας σε απότομη αύξηση της κατανάλωσης ισχύος λειτουργίας και της παραγωγής θερμότητας. Η αστοχία υλικού που προκαλείται από τη συγκέντρωση θερμότητας στα ηλεκτρονικά εξαρτήματα αντιπροσωπεύει τη συντριπτική πλειοψηφία του συνολικού ποσοστού αστοχίας και η τεχνολογία θερμικής διαχείρισης είναι ένας βασικός παράγοντας που λαμβάνεται υπόψη στα ηλεκτρονικά προϊόντα. Είναι απαραίτητο να ενισχυθεί ο θερμικός έλεγχος των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων από αυτή την άποψη.
Η αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων επηρεάζεται από τις αρχές της μεταφοράς θερμότητας και της μηχανικής των ρευστών. Η απαγωγή θερμότητας των ηλεκτρικών εξαρτημάτων συνίσταται στον έλεγχο της θερμοκρασίας λειτουργίας των ηλεκτρονικών συσκευών, διασφαλίζοντας έτσι τη θερμοκρασία λειτουργίας και την ασφάλειά τους, κυρίως σε διαφορετικές πτυχές όπως η απαγωγή θερμότητας και τα υλικά. Επί του παρόντος, η απαγωγή θερμότητας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων περιλαμβάνει κυρίως φυσικές, εξαναγκασμένες, υγρές, ψύξη, εκτροπή, θερμομόνωση και άλλες μεθόδους.
Η τεχνολογία ψύξης αναφέρεται κυρίως στους τρόπους, τις μεθόδους και τις τεχνικές εξωτερικού θερμικού σχεδιασμού, που περιλαμβάνουν διάφορες πτυχές, όπως μεθόδους απαγωγής θερμότητας ή ψύξης, υλικά κ.λπ. που σχετίζονται με τη μεταφορά θερμότητας. Σύμφωνα με τις διαφορετικές μεθόδους αγωγιμότητας και μεταφοράς θερμότητας, τα προϊόντα καλοριφέρ μπορούν να χωριστούν σε ενεργούς και παθητικούς τρόπους λειτουργίας.
Η φυσική ψύξη είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος ενεργητικής ψύξης, η οποία χρησιμοποιεί την υψηλή θερμική αγωγιμότητα υλικών (κυρίως προφίλ) για την απομάκρυνση της θερμότητας και τη διάχυση της στον αέρα. Ελλείψει συγκεκριμένων απαιτήσεων ταχύτητας ανέμου, η ψύκτρα φυσικής μεταφοράς που χρησιμοποιείται είναι πλάκα αλουμινίου χαλκού, εξώθηση αλουμινίου, χύτευση κράματος για την επίτευξη ψύξης του προϊόντος. Οι φυσικές μέθοδοι ψύξης εφαρμόζονται κυρίως σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα με απαιτήσεις ελέγχου χαμηλής θερμοκρασίας, εξοπλισμό χαμηλής ισχύος και εξαρτήματα με σχετικά χαμηλή πυκνότητα ροής θερμότητας για τη θέρμανση της συσκευής.
Η μέθοδος εξαναγκασμένης ψύξης αέρα είναι ένας τρόπος για να επιταχυνθεί η ροή του αέρα γύρω από τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και να αφαιρεθεί η θερμότητα μέσω ανεμιστήρων και άλλων μέσων. Η ψύξη Force Air είναι επίσης μια κοινή τεχνολογία απαγωγής θερμότητας, η οποία είναι σχετικά απλή στην κατασκευή, έχει τα πλεονεκτήματα της σχετικά χαμηλής τιμής και της απλής εγκατάστασης. Αυτή η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα εάν ο χώρος είναι αρκετά μεγάλος για ροή αέρα ή εάν έχουν εγκατασταθεί κάποιες εγκαταστάσεις απαγωγής θερμότητας. Στην πράξη, η κατάλληλη αύξηση της συνολικής επιφάνειας απαγωγής θερμότητας και η δημιουργία ενός σχετικά μεγάλου συντελεστή μεταφοράς θερμότητας στην επιφάνεια απαγωγής θερμότητας είναι οι κύριοι τρόποι για να ενισχυθεί αυτή η ικανότητα μεταφοράς θερμότητας.
Η εφαρμογή υγρής ψύξης για ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι μια μέθοδος ψύξης που βασίζεται σε τσιπ και εξαρτήματα τσιπ. Η υγρή ψύξη μπορεί να χωριστεί κυρίως σε δύο μεθόδους: άμεση ψύξη και έμμεση ψύξη. Η μέθοδος έμμεσης υγρής ψύξης αναφέρεται στη χρήση ενός υγρού ψυκτικού που δεν έρχεται απευθείας σε επαφή με ηλεκτρονικά εξαρτήματα, αλλά αντ' αυτού μεταφέρει θερμότητα μεταξύ των θερμαντικών εξαρτημάτων μέσω ενός συστήματος ενδιάμεσου μέσου χρησιμοποιώντας βοηθητικές συσκευές όπως μονάδες υγρού, μονάδες θερμικής αγωγιμότητας, υγρό ψεκασμού μονάδες και υγρά υποστρώματα.
Η μέθοδος άμεσης ψύξης υγρού, γνωστή και ως μέθοδος ψύξης με εμβάπτιση, είναι η άμεση επαφή του υγρού με σχετικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα, η αφαίρεση θερμότητας μέσω του ψυκτικού και η εφαρμογή της κυρίως σε συσκευές με σχετικά υψηλή πυκνότητα όγκου κατανάλωσης θερμότητας ή σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.
Με τη χρήση ψύξης ημιαγωγών για τη διάχυση της θερμότητας ή την ψύξη ορισμένων συμβατικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, γνωστή και ως θερμοηλεκτρική ψύξη, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί το φαινόμενο Peltier του ίδιου του υλικού ημιαγωγού για να επιτρέψει στο συνεχές ρεύμα να περάσει από διαφορετικά υλικά ημιαγωγών και να σχηματίσει ένα θερμοστοιχείο σε σειρά. Σε αυτό το σημείο, η θερμότητα απορροφάται και απελευθερώνεται και στα δύο άκρα του θερμοστοιχείου για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα ψύξης. Έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους συσκευής, της βολικής εγκατάστασης, της καλής ποιότητας και της εύκολης αποσυναρμολόγησης.
Η θερμομόνωση αναφέρεται στη χρήση τεχνολογίας μόνωσης για την απαγωγή θερμότητας και ψύξης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Χωρίζεται κυρίως σε δύο μορφές: μόνωση κενού και μόνωση μη κενού. Στον έλεγχο θερμοκρασίας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, χρησιμοποιείται κυρίως η επεξεργασία μόνωσης χωρίς κενό. Η μέθοδος θερμομόνωσης επηρεάζει κυρίως τη θερμοκρασία των τοπικών εξαρτημάτων, ενισχύει τον έλεγχο και αποτρέπει τις θερμικές επιδράσεις των εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας και των σχετικών αντικειμένων, διασφαλίζοντας έτσι την αξιοπιστία ολόκληρου του εξαρτήματος και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Στην πράξη, επειδή η θερμοκρασία επηρεάζει άμεσα την απόδοση μεταφοράς θερμότητας των μονωτικών υλικών, γενικά όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερα μονωτικά υλικά χρειάζονται.
Στη διαδικασία ανάπτυξης των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η πυκνότητα και η πυκνότητα θερμότητας των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων συνεχίζουν να αυξάνονται και τα θερμικά τους προβλήματα γίνονται σταδιακά πιο εμφανή. Υψηλής ποιότητας μέθοδοι ψύξης μπορούν να εξασφαλίσουν τους δείκτες απόδοσης των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να εξεταστούν διεξοδικά η ειδική θερμική ισχύς και τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και να εφαρμοστούν εύλογα διαφορετικές μέθοδοι ψύξης. Είναι απαραίτητο να επιλεγούν ολοκληρωμένα οι μέθοδοι και τα μέσα εφαρμογής με βάση τα συγκεκριμένα σενάρια εφαρμογής και έτσι να αναδειχθούν οι δείκτες απόδοσης των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.
