电子设备的散热问题与新型冷却技术应用

沈顺强?刘晓琳?俞彬?谭春苏

摘 要 对于现阶段的微电子工业而言，电子设备具备的散热性能已经得到广泛重视。为了应对集成化与小型化的电子设备总体发展趋势，那么目前亟待运用科学方式来解决电子设备的过热难题。通过引进新型的设备冷却技术，客观上可以达到迅速冷却电子设备以及避免设备过热的目标，进而体现了良好的技术运用价值。在此前提下，目前对于新型冷却技术需要做到灵活运用于电子设备散热，结合电子设备本身的性能来完成设备冷却操作。

关键词 电子设备;散热问题;新型冷却技术;应用要点

近些年以来，各类电子设备都呈现出较快的设备更新速度。与此同时，新型的电子设备可以达到更快的运算速度与更高的设备运行频率[1]。在此种状态下，发展集成化的电子设备工业必须着眼于设备散热的重要问题。与原有的设备散热方式相比，运用新型的电子设备冷却方式能够实现更好的设备冷却效果，并且延长了电子设备本身的运行年限。在目前看来，新型冷却技术已经能够适用于多样的电子设备产品。

1新型冷却技术的具体种类

1.1 液体喷射冷却技术

运用液体喷射作为电子设备的重要冷却手段，此项冷却技术在目前阶段已经被广泛运用。冷却设备在喷射液体的状态下，对于热力与动力的边界层能够迅速形成，并且边界层的厚度很薄[2]。通常来讲，运用液体喷射冷却的方式能够保持在每平方厘米70W的液体散热范围，因此至少应当设计为每平方米100W/K的设备传热系数。此外，对于以上的设备冷却技术还需要借助液体沸腾以及对流传热的方式。具体在进行流动沸腾的设备冷却过程中，应当确保限定于每平方厘米100W的热流密度。与其他的设备冷却处理方式相比，运用微型泵、蒸发器与冷凝器构成的流动沸腾冷却装置体现为更低的冷却处理成本与更好的結构紧凑性，确保以上的各个装置部分都可以被包含在窄通道的封闭回路范围内[3]。

1.2 对流冷却技术

对流冷却技术主要应当包含强制性与自然性的两种对流冷却方式。在这其中，运用强制性的对流冷却方式可以达到较高的设备传热性能。然而与此同时，强制性的对流冷却技术必须依赖风机设施或者泵体作为辅助，因此将会导致较低的设备可靠性，并且还会呈现出较大的设备噪声与设备运行成本。例如对于池沸腾的设备冷却技术而言，该技术目前仍然局限于狭窄的空间范围，同时还会受到临界热流通量的约束。与之相比，运用空气冷却（自然对流冷却）的措施不会消耗过多的冷却处理成本，因此构成了快捷与简便的电子设备冷却方式。对于电子设备如果选择了自然冷却方式，那么不必配备震动与噪声较强的风机或者泵体，因而具有良好的运行可靠性与设备稳定性。但是不应当忽视，运用自然冷却的做法将会导致较低的设备传热性能，这是由于电子设备容易受到外界热阻的影响。

1.3 膜状冷却技术

膜状冷却技术的本质在于设置倾斜或者垂直的膜状表面，确保冷却液能够顺利通过。在液体自身重力的影响下，流经膜状表面的冷却液就会降低现有的电子设备温度，从而达到了冷却电子设备的效果。然而，运用膜状冷却的方式无法做到随时控制设备的冷却能力，并且还必须借助支撑系统作为冷却运行的辅助。因此近些年来，技术人员针对膜状冷却技术正在逐步尝试予以优化，力求达到设备传热性能提升的效果，对于空间限制予以有效的突破。

目前关于电子设备的冷却与散热处理还可以用到热电冷却方式。热电冷却技术主要借助于温度梯度的基本原理，通过连接不同的两种冷却材料来体现比较明显的梯度温度效应[4]。对于材料连接的部位在接通电流以后，热电冷却的效果就可以产生。从现状来看，技术人员正在着眼于构建静音型与紧凑型的热电冷却装置，并且尝试将半导体材料运用于制作热电冷却装置，以便于达到灵活控制冷却运行的目标。

2新型冷却技术运用于电子设备散热的具体实践要点

设备散热问题主要出现于各类的半导体元件、电子元器件与集成性的大型电路板。通过运用有效的设备散热方式，对于以上的各类电子器件以及电子设备应当可以体现最佳的设备散热效果，进而达到了减少热能消耗以及确保电子器件正常运行的目标。具体在运用新型的冷却技术时，基本思路在于结合电子设备目前的真实运行状况，从而给出适合于电子设备冷却散热的最佳技术手段。

在目前看来，热管技术已经能够有效运用于很多的电子设备冷却，确保电子设备可以始终维持最佳的设备散热状态，不会导致过多的热量累积现象。具体在运用热管技术时，针对电子设备散热通常可以选择毛细泵热管或者回路热管，并且还应当注意热管本身的尺寸，确保限定于最佳的热管直径范围[5]。与传统的热管散热技术相比，运用毛细泵的回路热管辅助电子设备散热可以体现良好的设备冷却效果，突破了传统热管散热过程中的沸腾极限。

除此以外，对于迅速冷却电子设备还可以选择微型或者小型热管作为必要的冷却设备。例如对于铜水热管而言，此种微型热管主要适用于手提电脑，其最大直径不会超出4毫米。在笔记本电脑中如果安装了以上的微型冷却部件，则有助于CPU设备的快速冷却。从现状来看，对于铜水热管主要可以设计成矩形或者三角形的截面形状，以便于构建天然的液体吸附通道。

3结束语

经过分析可见，新型的电子设备冷却技术主要应当包含液体喷射制冷、强制对流制冷、热电冷却以及膜状冷却等各种新型的冷却技术手段。微电子行业目前正在面临迅猛的总体发展态势，因此必须做到正确运用设备散热的手段来保持电子设备的良好运行性能，并且力求减少设备冷却消耗的成本，对于电子设备的有效运行年限予以延长。

参考文献

[1] 师钺.电子设备的散热及防热设计[J].电子世界，2019，（12）：182-183.

[2] 艾超.航天电子设备开放式冷却系统的稳态仿真[J].计算机仿真，2019，36（03）：11-14，31.

[3] 陆冬平，慎利峰，马磊.一种“弓”状S型流道冷板设计与热仿真分析[J].中国电子科学研究院学报，2018，13（05）：562-569.

[4] 施红，裴后举，高志刚，等.飞艇载荷舱中电子设备冷却的热设计研究[J].江苏科技大学学报（自然科学版），2018，32（03）：345-350.

[5] 杨洪海.电子设备的散热问题与新型冷却技术的应用[J].新技术新工艺，2016，（05）：71-72.