高密度電子デバイスの冷却方法

冷却技術の簡単な紹介:

産業機器の冷却技術は、実は高密度に組み立てられた電子機器の冷却技術です。 それは電気的放熱の原理です。 産業機器の稼働中に温度が高すぎると、その性能を低下させて維持および保護する必要があります。 産業技術の発展に伴い、産業オートメーションアセンブリの密度はますます近づいています。 これはまた、製造工程において、製造作業に伴って装置の温度が上昇することを示しています。 温度上昇への対策が間に合わないと、電子機器は時間の経過とともに損傷します。 高密度に組み立てられた電子機器の冷却技術は、機器を適時に冷却することができ、機器の円滑な動作を保証するだけでなく、機器の耐用年数を延ばすことができます。 電子機器の設計段階では、電子機器の特性や発熱体の種類、発熱量、作業環境などを総合的に分析し、採用する冷却方式を決定します。

冷却技術の問題:

電子機器は、製造および操作中に熱を発生します。 私たちの主な目標は、機器によって発生する熱をどのように減らし、冷却技術によって熱を時間内に放散するかです。 その目標は、電子機器内のすべてのコンポーネントの温度を制御して、電子機器が特定の環境で最大許容動作温度を超えないようにし、安定した効率的な動作を維持することです。 高密度に組み立てられた電子機器チップの高密度化、集中熱、作業環境の悪さ、およびコンポーネントのコストと選択などの要因の影響により、多くの産業用デバイスが過酷な環境で使用されるため、冷却システムも単純なため、今日の冷却技術が直面する問題はより深刻です。

高密度実装電子機器の冷却技術：

側壁液体冷却技術。側壁液体冷却技術は、電子機器の高密度アセンブリ用にキャビネットの側壁に液体冷却チャネルを設計します。 同時に、反対側の壁には冷却剤が満たされ、熱交換によってキャビネットの側壁を低温に保ちます。 電子機器チップで発生した熱は、内部モジュール構造シェルを通じて側壁に伝達されます。 側壁内のクーラントが熱を吸収し、電子機器の外部に熱を運びます。 その動作原理を図に示します。 冷却剤は一般的に水、65 号冷却剤、灯油などです。これらの材料は流動性がよく、比熱容量が大きいです。 フロープロセス中、電子機器キャビネットの側壁から大量の熱を吸収し、電子機器から熱を奪い、電子機器に良好な作業環境を提供します。

液体冷却技術による。 液体冷却技術を通じて、高密度アセンブリ電子機器モジュール構造のシェルに液体冷却チャネルを設計し、冷却剤をシェルに通し、モジュール構造のシェルを熱交換器によって低温に保ちます。 電子機器チップで発生した熱は、インターフェース材料を介してモジュール構造シェルに伝達され、次に放熱シェルを介して冷却剤に伝達されます。 クーラントは熱を吸収し、電子機器の外部に熱を運びます。 クーラントは、一般的にサイドウォールの液体冷却と同じ材料で作られています。 液体が通過する過程で、モジュール構造のシェルから大量の熱を吸収し、電子機器から熱を奪い、チップに良好な作業環境を提供します。 側壁液冷技術と比較して、液冷技術はより多くの熱を奪うことができます。

マイクロチャネル冷却技術。 一般に等価直径が1mm以上の流路を通常流路、等価直径が1mm未満の流路をマイクロ流路と呼びます。 通常のチャンネルと比較して、マイクロチャンネルの最大の利点は、熱交換面積が大きく、熱交換効率が高いことです。 マイクロチャネル冷却技術は、高密度に組み立てられた電子機器モジュールの集中加熱領域で、従来の流体チャネルをマイクロチャネルに設計することにより、局所的な電力消費が高いチップの熱放散の問題を解決できます。

相変化冷却技術。 相変化材料が固体状態から液体または気体状態に融解する過程で大量の熱を吸収するという原理に基づいて、高密度に組み立てられた電子機器のチップ温度の上昇を一定時間内に遅らせることができるので、電子機器が一定時間内に正常に動作できること。 相変化材料は一般に、高い溶融潜熱、高い比熱容量、高い熱伝導率、および腐食がないという特性を持っています。

高熱伝導率と低熱抵抗の界面材料。高熱伝導率と低熱抵抗の界面材料は、主にシリコーングリース、シリカゲル、相変化材料、相変化金属などで構成されています。これらの材料は熱伝導率が高く、非常に柔らかいです。 . したがって、この材料をコンポーネントとコールドプレートの間に取り付けると、熱伝導率が効果的に向上し、高電子機器の熱抵抗が減少し、電子機器の正常な動作が保証されます。

高密度電子機器は、動作中に適時に冷却する必要があります。 局所的なホット スポットは、熱消費を減らし、効果的な放熱方法を選択することで制御できます。 放熱モードの設計では、機器の正常な動作を確保するために、機器の特性に応じてさまざまな冷却モードを採用する必要があります。 同時に、高熱伝導率と低熱抵抗のインターフェース材料を追加することにより、パスの熱抵抗を減らすことができます。これにより、電子機器の高い信頼性の高い動作を確保し、耐用年数を延ばし、運用コストを削減できます。