發布日期：2022-07-14 點擊率：67
消費者的需求一直在推動著電子行業中新產品的設計，而業界也已對市場的期望作出響應，提供尺寸越來越小、功能卻愈發強大的產品。對于進一步的微型化以及不斷增強性能的需求，將以指數的方式提高功耗以及系統內部的發熱。生成的極高熱量對用戶的健康以及產品的可靠性和性能都具有不利的影響，從而在所有的電子產品中都產生了對熱管理的核心需求。
在應要求而使用靠近他們身體的電子產品時(例如，在消費者佩戴 AR/VR 頭戴設備時)，消費者們會越來越多的接觸到潛在的健康問題。頭戴設備發熱而可能產生的不利影響包括灼燒或紅疹之類的皮膚問題、耳部感染，以及與大腦相關的問題。(來源：Trendshealth)
1.熱管理 – 歷史與挑戰
熱管理即通過基于熱動力學和熱傳遞的技術，對溫度和噪聲水平進行控制的能力。電子行業的發展提高了對創新性的熱管理技術的需求，由于不再使電子設備內部產生極高的熱通量，從而改善系統的性能與可靠性。根據 Thermal News 的報導，預計熱管理市場將從 2013 年的 88 億美元上升至 2018 年的 155.6 億美元，增長率達到 12.1%(熱管理包括材料的使用、技術，以及調節過度發熱的工具)。
電子行業的興起，需要各類創新性的解決方案才能應對熱管理上的挑戰。這些挑戰來自于一系列多種電子設備所發出的熱量，熱量的范圍從印刷線路板 (PWB) 上的 5 瓦/平方厘米，一直延伸至半導體激光上的 2000 瓦/平方厘米。傳統的冷卻方法對于以前的熱通量具有效果，但是，對于之后發生的熱通量來說，則必須配備更具創新性的解決方案。
在大多數情況下，芯片的結點溫度必須保持在供應商指定的允許限值以下，從而確保性能與可靠性。可靠性的定義為設備在具體的時間段內在指定條件下發揮所需功能的可能性。在確定某一產品/技術的質量與優越性的過程中，產品可靠性是最重要的因素。
熱管理上的其他挑戰包括：
? 形狀系數減小
? 惡劣環境
? 降低產品成本
? 可靠性和性能上的約束
? 滿足嚴格的標準
? 開發先進的技術與材料
? 提高消費者的要求與需求
2 熱管理解決方案
最新的熱管理技術圍繞著基本的熱傳遞模式發揮作用– 也就是傳導、對流和輻射，而技術的發展則從單相換熱發展到了多相換熱。均熱板、冷板和噴射沖擊機構之類的冷卻技術，為熱管理產業生態的未來帶來了革命性的發展。
熱性能出色的新型冷卻劑(例如納米流體和離子納米流體)正在取代傳統的冷卻劑。現代的 CFD 仿真軟件針對各類挑戰性的問題開發而成，可以預測溫度與氣流的分布，有助于確定存在高溫的位置以及氣流不足之處。根據西門子公司“使用 CFD 實現最優的熱管理與冷卻設計”的研究成果，該軟件還可用于研究各類修改措施的成本效益，找到提高冷卻效率的途徑。
3 熱管理行業的主要冷卻方法
傳導冷卻：通過直接傳遞，從較熱部分到較冷部分的熱傳遞。傳導冷卻的常用方法包括芯片載體傳導、印刷電路板傳導、使用耐熱框以及熱傳導模塊。
通過自然對流和輻射的空氣冷卻：自然對流的基礎在于溫差所造成的流體中密度差異而引起的流體運動。流體的流速越高，熱傳遞的速度就越快。與自然對流氣流有關的流體速度本身較低，因此，自然對流冷卻的使用局限在低功率的電子系統中。
通過強制對流的空氣冷卻：強制對流包括添加空氣增流器，使空氣吹過周圍的電子組件，提高流體的流動速度，這樣就可以提高傳熱速率。強制對流的效率最高可比自然對流高出 10 倍。
液體冷卻：由于液體的導熱率要遠遠高于氣體，因此，與氣體冷卻相比，液體冷卻的有效性要高得多。然而，由于存在泄漏、腐蝕、超重以及冷凝的可能性，對于使用空氣冷卻時涉及的功率密度過高、影響到安全耗散的情況下，應用才會首選液體冷卻。
沉浸冷卻：在浸沒到介電液體中后，利用沸騰時極高的傳熱系數，可以有效的冷卻高功率的電子組件。
先進冷卻技術包括低溫學、冷卻劑冷卻、混合冷卻、微通道冷卻、噴射冷卻以及冷板冷卻。
少數一些熱力工況需要組合使用多種冷卻技術。常見的混合冷卻技術包括電潤濕、局部冷卻、熱導管、緊湊式熱發生器、均熱板冷卻、相變材料、微觀 TEC、eTEC(嵌入式 TEC)，以及噴射沖擊。(來源：電子設備的冷卻章節，《傳熱與傳質》，作者：Yunus A. Cengel 和 Afshin J. Ghajar)
4 Molex 的實力
冷卻技術一直在穩健的發展之中，但是還需要進一步的開發，從而解決其爆發式的增長而使電子行業面臨的、不斷發展的熱管理上的挑戰。對此，Molex 一直在不斷研究創新性的熱管理解決方案，而產品的可靠性則是研究工作的焦點所在。敬請探索有關 Molex 用于下一代數據中心的熱管理功能的更多內容。
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