1. 新视点首页
  2. 新视点 >

电子元器件的热管理

科技的日益进步,带动仪器设备不断向着智能化、小型化、高性能发展。随着集成电路技术的发展,数亿至上百亿的微型电路被蚀刻到指甲大小的芯片上。
2022040103164397
   
拆开身边任意一台设备,都可见到密密麻麻的PCB线路板,上面集成了性能更高、尺寸更小,同时发热更严重的电子元器件。密集线路板构成了手机、电脑、家电、汽车等设备的“大脑”。为保持“大脑”高速运转,并防止过热“发烧”,催生了数千亿的热管理市场。
2022040103164465
   
热管理即管理电子元器件的发热问题,使元器件不超过限定温度,保持仪器设备长期稳定运行,需要从结构设计和材料应用两方面解决。
在进行器件的热管理前,首先要搞清楚热从哪来,到哪去,怎么去。电子器件的发热源于热耗散,电能在电路中流动,转换成动能、光能、磁场等,其余大部分变成热能。
       

2022040103164581

 
如LED只有30%转变成光能,因此大量的热量必须要及时传导散出,否则会引起元器件快速升温,导致损坏或可靠性降低。热量从元器件的运行中产生,最后散发到环境中,其传递散发的路径,即热管理领域研究的核心问题。
热的传递有三个路径:热传导、热对流、热辐射。
2022040103164730
 
热传导:即通常的导热,物体不发生相对位移,仅依靠原子、分子的微观运动,热量从介质的一端传递到另一端,常见的基板、散热器即依次原理。通常以导热率衡量导热能力,如空气导热率仅0.02w/m*k,塑料导热率0.2w/m*k,纯铜则高达400w/m*k。

2022040103164832

 
热对流:运动的流体经过不同温度的物体表面发生换热,即热对流,常见的有风冷、水冷等。根据流体运动的起因,还可分为自然对流和强制对流,如放置冷却就是自然对流,加装风扇就是强制对流。

2022040103164916

热辐射:任何有温度的物体,表面都会发射出一定波长的电磁波辐射,波长在0.38-100um的称为热辐射,其中0.76-20um即为红外辐射,这部分会带走物体表面热量,在常温环境占传热比例10-30%,而温度1400℃以上时,辐射传热占比超过80%。真空环境中,热辐射是唯一传热途径,如太阳的能量传到地球就是通过热辐射。

2022040103165065

通常电子器件的热量经过层层结构导出后,必须依靠散热器才能散发到空气中。普通的散热器金属,如铜、铝等材料表面辐射系数仅0.2-0.4。
昭信照明研发的散热涂料,基于表面热辐射原理,以有机-无机纳米复合材料制备,涂布于金属散热器、或柔性铝基板表面,大幅提升辐射系数至0.9-0.95,在不增加散热结构的情况下,提升散热效率15%-25%。

2022040103165458

在实验室标准测试中,65℃热源,100cm2散热面积下,喷涂散热涂料比未喷涂可降温4-5℃,在50W的LED模组对比测试中,喷涂散热涂料实验组光源中心管脚可降低10℃,对散热效果有显著提升。
 

2022040103165543

2022040103165646

 

注:部分图片来源于网络,若有侵权,请联系小编删除。

热辐射,对流,导热,散热,热量
--------------------------------------------------------------------THE END--------------------------------------------------------------------- 免责声明:本站转载的文章,版权归原作者所有;旨在传递信息,不代表本站的观点和立场。