電子產(chǎn)品的性能越來越強大，而集成度和組裝密度不斷提高，導致其工作功耗和發(fā)熱量的急劇增大。電子元器件因熱量集中引起的材料失效占總失效率絕大部分，熱管理技術是電子產(chǎn)品考慮的關鍵因素。對此，必須要加強對電子元器件的熱控制。為幫助大家深入了解，本文將對電子元器件散熱方式的相關知識予以匯總。

電子元器件的高效散熱問題，受到傳熱學以及流體力學的原理影響。電氣器件的散熱就是對電子設備運行溫度進行控制，進而保障其工作的溫度以及安全性，主要涉及到散熱、材料等各個方面的不同內(nèi)容。現(xiàn)階段電子元器件散熱主要有自然、強制、液體、制冷、疏導、熱隔離等方式。

散熱設計

散熱技術主要是指外部熱設計的方式、方法和技術，涉及與傳熱有關的散熱或冷卻方式、材料等多方面內(nèi)容。根據(jù)熱傳導、熱對流手段的不同，可以將散熱器產(chǎn)品分為主動與被動兩種方式。

主動的含義是，有與發(fā)熱體無關的能源參與進行強制散熱，比如風扇、液冷中的水泵，相變制冷中的壓縮機，這些散熱手段的普遍特點是效率高，但同時也需要其它能源的輔助。

與之相反，被動就是僅依靠發(fā)熱體或散熱片的自行發(fā)散來進行降溫。目前應用較多的散熱技術主要有自然散熱或冷卻方式、強制散熱或冷卻方法、液體冷卻技術、主動制冷散熱方式、疏導散熱或冷卻方式、熱隔離散熱方式等。

自然散熱或冷卻方式

自然冷卻是很常用的一種散熱方式，自然冷卻是利用材料（主要是指型材）的高導熱性來帶走熱量并將熱量散發(fā)到空氣中的冷卻方式。即在沒有特定風速要求的情況下，使用的自然對流散熱片是銅鋁散熱板材、散熱鋁擠壓件、散熱機加工或散熱合金鑄件來實現(xiàn)產(chǎn)品的散熱。自然散熱以及冷卻方式主要是應用在對溫度控制要求較低的電子元器件、器件發(fā)熱的熱流密度相對較低的低功耗的器材以及部件之中。

強制散熱

強制散熱或冷卻方法就是通過風扇等方式加快電子元器件周邊的空氣流動，帶走熱量的一種方式。風冷散熱也是很常見的散熱技術，其制造相對簡單，具有價格相對較低，安裝簡單等優(yōu)點。**在電子元器件中如果其空間較大使得空氣流動或者安裝一些散熱設施，就可以應用此種方式。在實踐中，適當?shù)脑黾由岬目偯娣e、在散熱表面產(chǎn)生相對較大的對流傳熱系數(shù)是提升此種對流傳熱能力的主要方式。

液體冷卻

對電子元器件應用液體冷卻的方式進行散熱處理，是一種基于芯片以及芯片組件形成的散熱方式。液體冷卻主要可以分為直接冷卻以及間接冷卻兩種方式。

間接液體冷卻方式就是其應用的液體冷卻劑不直接與電子元器件接觸，而是通過中間的媒介系統(tǒng)，利用液體模塊、導熱模塊、噴射液體模塊以及液體基板等輔助裝置在發(fā)熱元器件之間進行熱傳遞。

直接液體冷卻方式也可以稱為浸入冷卻方式，就是將液體與相關電子元器件直接接觸，通過冷卻劑并帶走熱量，主要就是在一些熱耗體積密度相對較高或者在高溫環(huán)境中應用的器件。

主動制冷散熱

通過制冷進行散熱或冷卻的方式主要有制冷劑的相變冷卻以及Pcltier制冷兩種方式，在不同的環(huán)境中其采取的方式也是不同的，要綜合實際狀況合理應用。

01制冷劑的相變冷卻

就是一種通過制冷劑的相變作用吸收大量熱量的方式，可以在一些特定的場合中冷卻電子器件。而一般狀態(tài)主要就是通過制冷劑蒸發(fā)帶走環(huán)境中的熱量，其主要包括了容積沸騰以及流動沸騰兩種類型。

作為通過制冷劑的相變作用散熱的一致方式，深冷技術也在電子元器件的冷卻中有著重要的價值與影響。在一些功率相對較大的計算機系統(tǒng)中可以應用深冷技術，不僅僅可以提升循環(huán)效率，其制冷的數(shù)量以及溫度范圍也較為廣泛，整個機器設備的結構相對較為緊湊，循環(huán)的效率也相對較高。

02半導體制冷

通過半導體制冷的方式散熱或者冷卻處理一些常規(guī)性的電子元器件，具有裝置體積小、安裝便捷、質量較好、便于拆卸的優(yōu)勢。

此種方式也稱之為熱電制冷方式，就是通過半導體材料自身的Pcltier效應，使直流電通過不同的半導體材料并在串聯(lián)的作用之下形成電偶，此時通過在電偶兩端吸收熱量、放出熱量，這樣就可以實現(xiàn)制冷的效果。

此種方式是一種產(chǎn)生負熱阻的制冷技術與手段，其穩(wěn)定性相對較高，但是因為其成本相對較高，效率也相對較低，因而只在一些體積相對較為緊湊，且對于制冷要求較低的環(huán)境中應用。

疏導散熱

通過傳遞熱量的傳熱元件將電子器件散發(fā)的熱量傳遞給另一個環(huán)境中。在電子電路集成化的過程中，大功率的電子器件逐漸增加，電子器件的尺寸越來越小，這就要求散熱裝置自身要具有一定的散熱條件。

熱管技術自身具有一定的導熱性特征和良好的等溫性特征，在應用中具有熱流密度可變性且恒溫特性良好、可以快速適應環(huán)境的優(yōu)勢，因而在電子電氣設備的散熱中應用較為廣泛，可以有效的滿足散熱裝置靈活、高效且可靠的特性，現(xiàn)階段在電氣設備、電子元器件冷卻以及半導體元件的散熱方面中應用較為廣泛。

熱管是一種高效率且通過相變傳熱方式進行熱傳導的模式，在電子元器件散熱中應用較為廣泛。在實踐中，必須要根據(jù)不同種類的要求，對熱管進行單獨的設計，并通過分析重力以及外力來進行因素的影響來進行合理設計。熱管設計過程中，要分析制作的材料、工藝以及潔凈度等問題，并嚴格控制產(chǎn)品質量，對其進行溫度監(jiān)控處理。

熱隔離散熱方式

熱隔離就是通過絕熱技術進行電子元器件散熱和冷卻處理。其主要分為真空絕熱和非真空絕熱兩種形式。在電子元器件的溫度控制上，主要應用的是非真空類型的絕熱處理。而非真空的絕熱就是通過低導熱系數(shù)的絕熱材料開展。此種絕熱形式也是一種容積絕熱的方式，直接受絕熱材料厚度因素的影響，而材料導熱系數(shù)的物理參數(shù)也直接影響其絕熱效果。

熱隔離方式主要就是影響局部器件的溫度，加強控制、阻止高溫器件以及相關物體產(chǎn)生的升溫影響，進而保障整個元器件的可靠性，延長設備的應用壽命。在實踐中，因為溫度直接影響絕熱材料的傳熱性能，一般溫度越高，就需要越多的絕熱材料。

同時，溫度升高也會增加絕熱材料中的多孔介質中的內(nèi)輻射。在應用絕熱措施的時候，設備運行時間如果相對較長，其實際的絕熱效果則就越差。同時，如果溫度升高，就會導致多孔絕熱材料自身的總導熱系數(shù)不斷增加。對此，必須要保障絕熱材料的整體性能，進而提升應用效果。

結束語

在集成電路的發(fā)展過程中，電子元器件的密度與熱量密度也在持續(xù)增加，其散熱問題也逐漸凸顯。對此，高質量的散熱以及冷卻方式可以保障電子元器件的性能指標。

在實踐中，要綜合具體的電子元器件發(fā)熱功率、自身特性，合理應用不同的散熱以及冷卻方式與手段，要綜合具體的應用場合，合理選擇應用方式與手段，進而凸顯電子元器件的性能指標。

來源：NTK散熱

審核編輯：湯梓紅