Dissipation thermique des équipements électriques électroniques

     Les équipements électroniques de puissance modernes se développent rapidement vers une intégration élevée, un assemblage à haute densité et une vitesse de fonctionnement élevée. En tant que cœur des équipements électroniques de puissance, la puce fonctionne de plus en plus vite, consomme de plus en plus d’énergie et émet de plus en plus de chaleur. Si la capacité de dissipation thermique de l’appareil n’est pas forte, la dissipation de puissance entraînera l’augmentation de la température de la zone active de la puce et de la température de jonction dans l’appareil.

Le taux de défaillance des composants a une relation exponentielle avec leur température de jonction, et les performances diminuent avec l’augmentation de la température de jonction. Le taux de défaillance augmente de deux fois pour chaque augmentation de 10 °C de la température de fonctionnement des composants.

Par conséquent, afin d’améliorer les performances de travail et la fiabilité des équipements électroniques de puissance, il est plus nécessaire et urgent d’effectuer une conception thermique raisonnable pour les équipements électroniques et de prendre des mesures raisonnables de dissipation de chaleur externe. À l’heure actuelle, les technologies courantes de dissipation de chaleur des équipements électroniques de puissance comprennent le refroidissement par air, le refroidissement liquide, la technologie des caloducs, etc.

Refroidissement par air:

L’utilisation d’un dissipateur thermique refroidi par air pour refroidir les puces électroniques est la méthode de dissipation thermique la plus simple, la plus directe et la moins coûteuse. D’une manière générale, la technologie de refroidissement par air ou de refroidissement par air forcé est principalement utilisée dans les appareils ou les équipements électroniques à faible ou moyenne consommation d’énergie. À l’heure actuelle, des ventilateurs avancés et des dissipateurs thermiques optimisés pour les grandes surfaces sont utilisés, La capacité de refroidissement de la technologie de refroidissement par air peut atteindre 50W · cm-2. Le principe du dissipateur thermique refroidi à l’air est très simple: la chaleur dissipée par la puce est transmise à la base métallique par des matériaux de liaison, puis au dissipateur de chaleur, la chaleur est dissipée dans l’air par convection naturelle ou convection forcée. La conduction et la convection sont deux méthodes principales de transfert de chaleur. Pour transférer la chaleur dissipée par la puce à l’environnement atmosphérique dans les conditions de température admissibles, les méthodes suivantes peuvent être adoptées pour renforcer la dissipation de la chaleur de conduction et de convection.

Refroidissement liquide:

Le refroidissement liquide est également appelé refroidissement par eau. Son efficacité de dissipation de la chaleur est élevée, sa conductivité thermique est plus de 20 fois supérieure à celle du refroidissement par air traditionnel et il n’y a pas de bruit élevé de refroidissement par air, ce qui peut mieux résoudre les problèmes de refroidissement et de réduction du bruit. Le dispositif de dissipation de chaleur de refroidissement liquide peut être grossièrement divisé en quatre parties: micro pompe à eau, tuyau de circulation, boîte d’absorption de chaleur et dissipateur de chaleur. Le principe de la dissipation de la chaleur de refroidissement par eau est très simple. La dissipation de chaleur de refroidissement par eau est un dispositif de circulation de liquide fermé, Grâce à la puissance générée par la pompe, la circulation de liquide dans le système fermé est favorisée et la chaleur générée par la puce absorbée par la boîte d’absorption de chaleur est amenée au dispositif de dissipation de chaleur avec une plus grande surface pour la dissipation de chaleur à travers la circulation de liquide. Le liquide refroidi retourne à nouveau à l’équipement d’absorption de chaleur pour une dissipation continue de la chaleur en circulation.

Technologie du caloduc :

Le caloduc est un élément d’échange de chaleur à haute efficacité de transfert de chaleur. Le transfert de chaleur entre les fluides froids et chauds est couplé par le processus de changement de phase d’évaporation et de condensation du milieu de travail dans le caloduc. Sa conductivité thermique équivalente peut atteindre 103 ~ 104 fois celle du métal. Par rapport aux équipements de dissipation de chaleur traditionnels, le caloduc n’a pas besoin de consommer de l’énergie, a une petite taille d’espace et une capacité de refroidissement élevée, Le transfert de chaleur par unité de surface est élevé. En tant qu’élément conducteur de chaleur efficace, le caloduc convient à la dissipation de chaleur sous un flux de chaleur élevé et peut être utilisé pour les composants électroniques afin d’obtenir un taux d’exportation de chaleur élevé. À l’heure actuelle, la puissance de dissipation thermique maximale du radiateur de caloduc connu pour la dissipation thermique des composants électroniques de haute puissance a atteint 200W · cm-2.

Différentes solutions de dissipation de chaleur présentent différents avantages et inconvénients. Dans la pratique, des méthodes diversifiées de dissipation de chaleur doivent être sélectionnées en fonction des besoins des équipements électriques. Ce n’est qu’ainsi que l’équipement électronique peut donner pleinement son jeu à ses performances maximales et à sa durée de vie stable.