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          集成電路的散熱

          來源:  發布時間:2021-04-09   點擊量:416


          電子設備只要有電流流過,能量損耗都會表現為熱量,損耗越大,產生的熱量就越。如今電子設備設計的越來越微小緊湊,在半導體器件中,柵極已縮小至納米尺寸,單個裸片現在可以包含由數十億個晶體管形成的數百萬個柵極,對散熱更是一個考驗。

          過熱對半導體的影響

          半導體材料由于電遷移效應而隨溫度變化,超出設備的溫度限制,設備的性能會降低。另外,半導體依靠鍵合連接,如果暴露在高溫下,鍵合的完整性會受到損害。 半導體器件通常由絕緣基板上的芯片組成,過熱會使半導體器件內不同層次的變形,減短使用壽命;封裝材料的膨脹而在芯片上施加應力,導致設備過早失效,從而對可靠性產生不利影響,所以工作溫度越高,可靠性越低。

          散熱解決方案

          典型的PCB散熱方法是被動冷卻,在空間和組件允許的情況下,在半導體下方和周圍放置低熱阻的銅帶走器件的熱量,并將其散布到PCB板其他。

          半導體散熱的另一種方式是安裝散熱器,散熱器一般是鋁制結構,基板上覆蓋有鰭片,以最大程度地增加表面積,然后依靠空氣對流運動將熱量散發出去。第一種方式相比,熱量可以更有效地從設備散發出去。

          如果散熱器無法散發多余的熱量,加裝風扇強制氣流散熱。優點是增加空氣對流加快熱傳播速度,缺點是這種布置將灰塵和污染物吸入設備中,可能會影響整體可靠性或潛在地降低散熱器的熱效率。 

          如果空間有限,另一種解決方案是熱管散熱。作為現成的材料,熱管提供了一種可靠且經濟高效的方法,可將熱量從板上的熱點被動轉移到較冷的位置。通常,熱管包含少量的吸熱液體,例如加壓的氮氣,氨水或丙酮。流體吸收熱量并變成蒸氣,蒸氣沿著管道流向冷凝器,在這里,它凝結回液態,然后回熱源重新循環。熱管的優點是無源結構,沒有活動部件,也沒有維護要求。

          其他解決方案包括使用液冷冷卻板或珀爾帖效應冷卻板冷卻,但會增加成本和設計復雜性。

          PCB散熱建議

          1.為電路板提供自然通風,使空氣自由地流過電路板的表面,可以最大程度地減少冷卻不均。

          2.如果PCB安裝在外殼中,盡量選擇低熱阻材料制成的外殼;可以使用鰭,脊或簡單凸起的設計最大程度地增加外殼的表面積。如果設備的外殼允許,垂直調整PCB的方向,利用熱空氣上升和冷空氣下沉的原理,增加自然對流的氣流速率。

          3.如果加裝風扇,需將風扇放置在任何自然對流通道的一端,確??諝庾杂闪鲃?;另外,如果設備在有灰塵或污染物的地方運行,需安裝過濾器。

          熱門標簽:集成電路散熱、PCB散熱、散熱器、水冷板、液冷散熱、水冷散熱

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