چندین روش اتلاف گرما کارآمد
عملکرد محصولات الکترونیکی به طور فزاینده ای قدرتمند می شود، در حالی که یکپارچگی و تراکم مونتاژ به طور مداوم در حال افزایش است، که منجر به افزایش شدید مصرف برق عملیاتی و تولید گرما می شود. خرابی مواد ناشی از غلظت حرارت در قطعات الکترونیکی اکثریت قریب به اتفاق نرخ کل خرابی را تشکیل می دهد و فناوری مدیریت حرارتی یک عامل کلیدی در محصولات الکترونیکی است. تقویت کنترل حرارتی قطعات الکترونیکی در این زمینه ضروری است.
اتلاف گرمای کارآمد قطعات الکترونیکی تحت تأثیر اصول انتقال حرارت و مکانیک سیالات است. اتلاف حرارت اجزای الکتریکی برای کنترل دمای کار دستگاه های الکترونیکی است، در نتیجه از دمای کار و ایمنی آنها اطمینان حاصل می شود که عمدتاً شامل جنبه های مختلف مانند اتلاف گرما و مواد می شود. در حال حاضر، اتلاف حرارت قطعات الکترونیکی عمدتاً شامل روش‌های طبیعی، اجباری، مایع، تبرید، انحراف، عایق حرارتی و سایر روش‌ها است.
فن آوری خنک کننده عمدتاً به راه ها، روش ها و تکنیک های طراحی حرارتی خارجی اشاره دارد که شامل جنبه های مختلفی مانند روش های اتلاف گرما یا خنک کننده، مواد و غیره مربوط به انتقال حرارت است. با توجه به روش های مختلف رسانش گرما و همرفت، محصولات رادیاتور را می توان به دو حالت فعال و غیرفعال تقسیم کرد.
خنک‌سازی طبیعی روشی متداول برای خنک‌سازی فعال است که از هدایت حرارتی بالای مواد (عمدتاً پروفیل‌ها) برای حذف گرما و پخش آن در هوا استفاده می‌کند. در غیاب الزامات خاص سرعت باد، سینک حرارتی همرفت طبیعی مورد استفاده صفحه آلومینیومی مس، اکستروژن آلومینیوم، ریخته گری آلیاژ برای دستیابی به خنک کننده محصول است. روش های خنک کننده طبیعی عمدتاً در قطعات الکترونیکی با الزامات کنترل دمای پایین، تجهیزات کم مصرف و قطعات با چگالی شار حرارتی نسبتاً کم برای گرمایش دستگاه اعمال می شود.
روش خنک کننده اجباری هوا راهی برای تسریع جریان هوا در اطراف قطعات الکترونیکی و حذف گرما از طریق فن ها و وسایل دیگر است. خنک کننده فورس هوا نیز یک فناوری متداول اتلاف حرارت است که ساخت آن نسبتاً ساده است، مزایای قیمت نسبتاً پایین و نصب ساده را دارد. این روش را می توان در قطعات الکترونیکی در صورتی که فضا به اندازه کافی برای جریان هوا بزرگ باشد و یا برخی از امکانات دفع گرما تعبیه شده باشد، استفاده کرد. در عمل، افزایش مناسب مساحت کل اتلاف گرما و ایجاد یک ضریب انتقال حرارت همرفتی نسبتاً بزرگ بر روی سطح اتلاف گرما، راه‌های اصلی افزایش این قابلیت انتقال حرارت همرفتی است.
استفاده از خنک کننده مایع برای قطعات الکترونیکی یک روش خنک کننده مبتنی بر تراشه ها و اجزای تراشه است. خنک کننده مایع را می توان به طور عمده به دو روش تقسیم کرد: خنک کننده مستقیم و خنک کننده غیر مستقیم. روش خنک‌کننده مایع غیرمستقیم به استفاده از یک خنک‌کننده مایع اشاره دارد که مستقیماً با اجزای الکترونیکی تماس پیدا نمی‌کند، بلکه در عوض گرما را بین اجزای گرمایشی از طریق یک سیستم متوسط با استفاده از دستگاه‌های کمکی مانند ماژول‌های مایع، مدول‌های هدایت حرارتی، مایع اسپری منتقل می‌کند. ماژول ها و بسترهای مایع
روش خنک‌کننده مستقیم مایع، که به عنوان روش خنک‌سازی غوطه‌وری نیز شناخته می‌شود، تماس مستقیم مایع با اجزای الکترونیکی مرتبط، حذف گرما از طریق خنک‌کننده و عمدتاً اعمال آن بر روی دستگاه‌هایی با تراکم حجم مصرفی گرما نسبتاً بالا یا در محیط‌های با دمای بالا است.
با استفاده از خنک کننده نیمه هادی برای دفع گرما یا خنک کردن برخی از اجزای الکترونیکی معمولی، که به عنوان خنک کننده ترموالکتریک نیز شناخته می شود، این روش از اثر پلتیه خود ماده نیمه هادی استفاده می کند تا جریان مستقیم از مواد نیمه هادی مختلف عبور کند و یک ترموکوپل را به صورت سری تشکیل دهد. در این مرحله، گرما در هر دو انتهای ترموکوپل جذب و آزاد می شود تا اثر خنک کنندگی حاصل شود. دارای مزایای اندازه دستگاه کوچک، نصب راحت، کیفیت خوب و جداسازی آسان است.
عایق حرارتی به استفاده از فناوری عایق برای دفع گرما و خنک کردن قطعات الکترونیکی اشاره دارد. عمدتاً به دو شکل عایق خلاء و عایق بدون خلاء تقسیم می شود. در کنترل دمای قطعات الکترونیکی، عمدتا از عملیات عایق بدون خلاء استفاده می شود. روش ایزولاسیون حرارتی عمدتاً بر دمای اجزای محلی تأثیر می گذارد، کنترل را تقویت می کند و از اثرات گرمایش اجزای با دمای بالا و اشیاء مرتبط جلوگیری می کند و در نتیجه اطمینان کل جزء را تضمین می کند و عمر کاربردی تجهیزات را افزایش می دهد. در عمل، از آنجا که دما به طور مستقیم بر عملکرد انتقال حرارت مواد عایق تأثیر می گذارد، به طور کلی هر چه دما بالاتر باشد، مواد عایق بیشتری مورد نیاز است.
در فرآیند توسعه مدارهای مجتمع، چگالی و چگالی حرارتی قطعات الکترونیکی همچنان در حال افزایش است و مشکلات حرارتی آنها به تدریج برجسته تر می شود. روش های خنک کننده با کیفیت بالا می توانند شاخص های عملکرد قطعات الکترونیکی را تضمین کنند. در کاربردهای عملی، لازم است به طور جامع قدرت گرمایش خاص و ویژگی های خود قطعات الکترونیکی در نظر گرفته شود و روش های خنک کننده مختلف به طور منطقی اعمال شود. لازم است روش ها و ابزارهای کاربردی بر اساس سناریوهای کاربردی خاص به طور جامع انتخاب شود و در نتیجه شاخص های عملکرد قطعات الکترونیکی برجسته شود.
