大多數(shù)工業(yè)自動化設(shè)備只要開始工作就會產(chǎn)生一定的熱量,像數(shù)控機床?電器柜?冷暖箱等,熱量集聚到一定狀態(tài)時,會使電器設(shè)備的溫度逐漸升高,會導(dǎo)致電氣元器件性能降低,嚴(yán)重時會造成設(shè)備故障直至損壞電器設(shè)備,因此對電器設(shè)備的溫度控制一直是設(shè)計的一個重要內(nèi)容,特別是對于高密度電子設(shè)備更是如此,使用高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)可以自動調(diào)節(jié)工業(yè)自動化設(shè)備的溫度,延長設(shè)備的使用壽命,維護(hù)電子設(shè)備質(zhì)量,節(jié)省資源與成本?本文將在淺析高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)的基礎(chǔ)上從使用芯片冷卻結(jié)構(gòu),采用微通道冷卻,安裝低熱阻界面材料,優(yōu)化模塊冷卻結(jié)構(gòu),使用噴霧冷卻技術(shù)以及采用一體化工業(yè)空調(diào)等幾個方面來探討該技術(shù)的應(yīng)用措施?
1 高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)的定義
高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)就是工業(yè)自動化設(shè)備散熱技術(shù),該技術(shù)遵循了電器的冷卻散熱原理,在工業(yè)自動化設(shè)備溫度過高時可以自動調(diào)節(jié)溫度以維護(hù)設(shè)備的質(zhì)量?隨著科技的發(fā)展,工業(yè)自動化設(shè)備的組裝密度越來越高,這也意味著該設(shè)備在工作時的溫度會自動上升,如果不進(jìn)行相應(yīng)的控制,設(shè)備必然會因為溫度過高而損壞?使用高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)可以在一定程度上降低工業(yè)自動化設(shè)備的溫度,延長設(shè)備的使用壽命,在設(shè)計時,可以根據(jù)電子設(shè)備的發(fā)熱元件的類型,發(fā)熱量,安裝條件等進(jìn)行綜合確定采用哪些冷卻技術(shù)?
2 高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)的應(yīng)用措施
2.1使用芯片冷卻結(jié)構(gòu)
高密度組裝電子設(shè)備的芯片體積非常小,如果自身不具備散熱能力,一旦使用過程中熱密度過于集中,就會導(dǎo)致芯片融化?因此,必須使用芯片冷卻結(jié)構(gòu),確保良好的散熱性能,將芯片上的熱量及時傳遞到外部?半導(dǎo)體冷暖箱的制冷效果就是使用的芯片冷卻結(jié)構(gòu),這種冷暖箱的一端可以放熱,另一端能夠吸熱制冷,箱體的內(nèi)層是用薄金屬制造的,芯片與半導(dǎo)體器件緊貼在內(nèi)壁,一端是具有傳熱性能的鋁和銅材料,如果產(chǎn)生吸熱,就通過這部分材料從箱內(nèi)吸收大量的熱,有效降低冷暖箱的內(nèi)部溫度?另一端裝有散熱器?小風(fēng)扇,可以將箱內(nèi)吸收的熱量從散熱端向外界散出,以達(dá)到制冷的目的?據(jù)調(diào)查,一個容積為10升的冷暖箱在環(huán)境溫度是20攝氏度時,箱內(nèi)的溫度可以達(dá)到零下5度?這種冷暖箱的結(jié)構(gòu)很簡單,而且安全可靠,不行電冰箱和暖通空調(diào)那樣需要使用機械壓縮機和冷凝劑才能制冷,而且可以節(jié)省大量的電力資源,攜帶方便?
2.2采用微通道冷卻
微通道冷卻是一種冷卻換熱技術(shù),對于面積大小相等的芯片,如果通道越小,單位時間內(nèi)的散熱量就越大?因此,采用微通道冷卻技術(shù)時都會盡量的減小通道以提高散熱效果,一般都會用具有導(dǎo)熱性能的硅來做通道材料,將微小通道緊密排列,保持工業(yè)自動化設(shè)備良好的散熱環(huán)境?
2.3安裝低熱阻界面材料
低熱阻界面材料可以吸收芯片的熱量,熱界面材料（TIM)是一種可以減小接觸熱阻的材料,其本質(zhì)是為其他介質(zhì)和熱源提暢通的散熱路徑,熱界面材料主要由導(dǎo)熱硅脂?導(dǎo)熱膠?導(dǎo)熱粘合劑?導(dǎo)熱彈性體?相變材料?低熔點合金所構(gòu)成的合成材料,導(dǎo)熱系數(shù)非常高,因此,安裝這種材料就可以有效輔助電子設(shè)備散熱,保證設(shè)備的正常溫度?
2.4優(yōu)化模塊冷卻結(jié)構(gòu)
模塊冷卻結(jié)構(gòu)是把模塊做成芯片的第一熱沉,為芯片創(chuàng)造散熱的外部環(huán)境,為了保持散熱系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),在設(shè)計模塊冷卻結(jié)構(gòu)時必須注重提高模塊的散熱性能,降低傳熱熱阻,并優(yōu)化模塊結(jié)構(gòu)?
2.5使用噴霧冷卻技術(shù)
噴霧冷卻技術(shù)是將對流換熱與相變結(jié)合在一起,噴嘴可以促使冷卻介質(zhì)霧化然后將其噴向需要冷卻的工業(yè)自動化設(shè)備,冷卻介質(zhì)在吸收熱量之后會發(fā)生汽化,然后就可以在電子設(shè)備內(nèi)部循環(huán)使用,保持工業(yè)自動化設(shè)備的正常溫度?流體通過噴嘴會形成高速流,換熱系數(shù)會隨著雷諾數(shù)的增加而上升,從而充分發(fā)揮噴霧冷卻技術(shù)的優(yōu)勢,該技術(shù)構(gòu)型比較自由,控制方法很靈活,技術(shù)核心是噴嘴設(shè)計,要根據(jù)工業(yè)自動化設(shè)備的芯片尺寸來設(shè)置噴嘴,一般都會將噴嘴分組堆疊使其形成噴嘴列,以壓縮系統(tǒng)體積,減輕電子設(shè)備的負(fù)擔(dān),保持散熱氣流的暢通運轉(zhuǎn)?
2.6采用一體化工業(yè)空調(diào)
傳統(tǒng)的電器設(shè)備很多都是加裝軸流風(fēng)扇,加速空氣的流動速度來達(dá)到抑制溫度升高的目的,但隨著電器設(shè)備的密度越來越大,由于受到安裝空間的限制,不可能加裝太多太大的軸流風(fēng)扇來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié);目前對電器設(shè)備的溫度控制可以采用工業(yè)一體化空調(diào)進(jìn)行強制冷卻,經(jīng)使用證明是一個非常有效的方法,缺點是會造成設(shè)備的制造成本升高,同時由于工業(yè)空調(diào)在工作時會消耗電能,會使設(shè)備的使用成本升高,但從目前的使用情況來看,效果最佳;國內(nèi)生產(chǎn)的這種一體化工業(yè)空調(diào),有壁掛安裝方式,也有頂部安裝方式,在設(shè)計時可以按照不同設(shè)備的具體情況及電子器件發(fā)熱情況進(jìn)行計算選擇?我公司目前生產(chǎn)的LED曝光機,PCB數(shù)控鉆床以及龍門加工中心等設(shè)備的電器控制柜,均采用了一體化工業(yè)空調(diào)來進(jìn)行降溫,效果非常理想?
3 結(jié)束語
綜上所述,高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)是一種工業(yè)自動化設(shè)備散熱技術(shù),該技術(shù)能夠降低工業(yè)自動化設(shè)備在運轉(zhuǎn)時的熱量,延長設(shè)備的壽命,提高工業(yè)自動化設(shè)備的使用質(zhì)量?要充分發(fā)揮高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)的作用則需要使用芯片冷卻結(jié)構(gòu),將芯片上的熱量及時傳遞到外部;采用微通道冷卻,減小通道以提高散熱效果;安裝低熱阻界面材料,保證電子設(shè)備的正常溫度;優(yōu)化模塊冷卻結(jié)構(gòu),提高模塊的散熱性能,降低傳熱熱阻;使用噴霧冷卻技術(shù),根據(jù)工業(yè)自動化設(shè)備的芯片尺寸來設(shè)置噴嘴,保持散熱系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn),這樣方能全面維護(hù)高密度組裝電子設(shè)備,有效節(jié)約成本資源?
標(biāo)簽： 芯片元器件 導(dǎo)熱散熱 點擊： 評論: