Solutions thermiques pour équipements électroniques de puissance couramment utilisées

   Les équipements électroniques de puissance modernes évoluent rapidement vers une intégration élevée, un assemblage 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 une élévation de 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 degrés de la température de fonctionnement des composants.

Par conséquent, afin d'améliorer les performances de fonctionnement et la fiabilité des équipements électroniques de puissance, il est plus nécessaire et urgent de réaliser une conception thermique raisonnable pour les équipements électroniques et de prendre des mesures raisonnables de dissipation thermique externe. À l'heure actuelle, les technologies courantes de dissipation thermique des équipements électroniques de puissance comprennent le refroidissement par air, le refroidissement par 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 équipements électroniques à faible ou moyenne consommation d'énergie. À l'heure actuelle, des ventilateurs avancés et des dissipateurs thermiques de grande surface optimisés sont utilisés. La capacité de refroidissement de la technologie de refroidissement par air peut atteindre 50 W·cm-2. Le principe du dissipateur thermique refroidi par air est très simple : la chaleur dissipée par la puce est transmise à la base métallique par l'intermédiaire de matériaux de liaison, puis au dissipateur thermique, La chaleur est dissipée dans l'air par convection naturelle ou convection forcée. La conduction et la convection sont deux principales méthodes de transfert de chaleur. Pour transférer la chaleur dissipée par la puce vers l'environnement atmosphérique dans les conditions de température admissibles, les méthodes suivantes peuvent être adoptées pour renforcer le refroidissement thermique par conduction et convection.

Refroidissement liquide :

Le refroidissement liquide est également appelé refroidissement par eau. Son efficacité de refroidissement 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 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 thermique par refroidissement par eau est très simple. La dissipation de chaleur par 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 plus grande surface de dissipation de la chaleur grâce à la circulation du liquide. Le liquide refroidi retourne à nouveau vers l'équipement d'absorption de chaleur pour un refroidissement continu par circulation.

Technologie 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 fluide de travail dans le caloduc. Sa conductivité thermique équivalente peut atteindre 103 ~ 104 fois celle du métal. Comparé aux équipements de dissipation thermique traditionnels, le caloduc n'a pas besoin de consommer d'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 à caloduc connu pour la dissipation thermique des composants électroniques haute puissance a atteint 200 W · cm-2.

Différentes solutions de refroidissement thermique présentent différents avantages et inconvénients. Dans l'application pratique, des méthodes de dissipation thermique diversifiées doivent être sélectionnées en fonction des besoins des équipements électriques. Ce n'est qu'ainsi que l'équipement électronique peut jouer pleinement ses performances maximales et sa durée de vie stable.