电子器件散热技术现状及进展

为了提高冷板的散热效果，Li Teng 等采用低熔点金属或其合金作为冷却流动工质，液态金属及合金一方面具有远高于水、空气等常规冷却介质的导热率，另一方面还具有流动性，可实现快速高效的热量运输。有学者以纳米Al2O3/水功能流体作为冷却介质，实验结果表明，传热性能提高了40 %.美国Avid Thermalloy公司专利产品HiContact 系列冷板是将镶嵌在平板上的圆管部分压扁，使得管与板形成同一平面，这样冷却管可以与元器件直接接触，从而提高传热效果。Thermacore 公司推出的微处理冷板冷却系统散热能力超过200 W,热流密度大于250 W·cm-2.

2.3 微通道传热

微通道是定义为水力学直径在1~1000 m 之间的通道或管道，具有高表面积/体积比、低热阻、低流量等特点，是一种有效散热的解决方案。在定向硅片上或者在基板上利用各向异性蚀刻等技术制造出微尺度通道，液体在流过微通道时通过蒸发或者直接将热量带走。它是利用微尺度换热的特殊性来达到高效冷却的目的，是目前各国研究的热点。研究表明，液体在微通道内被加热会迅速发展为核态沸腾，此时液体处于一个高度不平衡状态，具有很大的换热能力，通道壁面过热度也比常规尺寸下的情况要小得多。Faulkner 等研制了一套基于微通道的冷却系统，利用纳米流体的强化沸腾效果实现了1000 W·cm-2 的冷却能力。

3 结语

抗热冲击和散热问题已成为电子技术发展的瓶颈。传统的依靠单相流体的对流换热方法和强制风冷方法难以满足许多电子器件的散热要求，特别是风冷需要安排高效、高翅化比的扩展散热表面，却常常受到应用场合的空间限制。因此，必须研究和开发新的散热手段以适应有高热流密度散热要求的场合。电子设备的微型化及特殊用途有时要求使用一些特殊的冷却方式，其中研究和应用较多的有热管传热冷却、热虹吸管传热冷却、环路热管、毛细泵吸环路冷却及热电制冷等。近年还发展起一类具有广泛应用前景的技术-相变温控，其基本原理是利用相变材料的相变过程储存或释放热量，从而实现对物体的温度控制。相变温控因具有结构紧凑、性能可靠、经济节能等优点，早在20 世纪60 年代就被应用到航空航天电子设备温控上。随着各种便携式电子设备向小型化、高集成化方向的发展，相变温控又被应用到这些电子设备的温控上，这方面的应用研究逐渐成为温控领域的一个研究热点。利用相变材料大的相变潜热和较为恒定的相变温度的特点，可有效提高电子元器件抗热冲击的能力，实现电子器件散热的有效管理，保证电子电器设备运行的可靠性和稳定性。