湯岳樺 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

電子芯片冷卻技術(shù)的應(yīng)用

湯岳樺 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

電子芯片冷卻技術(shù)的有效應(yīng)用是保障電子芯片安全性與可靠性的重要舉措。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，電子芯片冷卻技術(shù)也相應(yīng)的得到了提升，取得了一定的應(yīng)用成效。本文從電子芯片冷卻技術(shù)相關(guān)概述出發(fā)，以芯片液體冷卻技術(shù)為例，對(duì)其的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，以供參考。

電子芯片 冷卻技術(shù) 液體冷卻

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡拇嬖?。而電子芯片作為電子產(chǎn)品的核心所在，其可靠性與安全性是電子產(chǎn)品功能發(fā)揮的重要保障。因此，正確認(rèn)知電子芯片冷卻技術(shù)以及應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電子芯片冷卻技術(shù)相關(guān)概述

電子技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用推動(dòng)了電子設(shè)備集成化、微型化、智能化的發(fā)展。在電力設(shè)備追求運(yùn)算速度、高頻率發(fā)展的同時(shí)，電子設(shè)備技術(shù)水平不斷提升。在此背景下，傳統(tǒng)的電子芯片散熱方式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品電子元器件的運(yùn)行需求。電子芯片散熱問(wèn)題愈發(fā)明顯，成為影響電子設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展的重要因素。液體冷卻作為一種新型冷卻方式，以其冷卻均勻、單位熱容大、冷卻效率高等特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，在一定程度上解決了電子芯片散熱問(wèn)題，有效提升了電子器件運(yùn)行的可靠性與安全性。

電子芯片液體冷卻技術(shù)，主要是借助冷卻液，在相應(yīng)設(shè)備的操作下使其流入芯片背部通道，在熱交換的作用下實(shí)現(xiàn)芯片散熱。隨著電子芯片液體冷卻技術(shù)的不斷呈現(xiàn)，新原理、新方案的提出與實(shí)踐（如納米流體冷卻技術(shù)、噴霧冷卻技術(shù)等等），進(jìn)一步提升了電子芯片液體冷卻技術(shù)的應(yīng)用效果，提升了電子器件的可靠性，成為較為理想的芯片散熱技術(shù)。

2 電子芯片冷卻技術(shù)的應(yīng)用

本文結(jié)合相關(guān)資料，介紹了以下幾種電子芯片冷卻技術(shù)及其應(yīng)用，以供參考。

2.1 微通道液體冷卻技術(shù)

微通道液體冷卻技術(shù)最早出現(xiàn)于二十世紀(jì)八十年代，是基于微槽道結(jié)構(gòu)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，得以實(shí)現(xiàn)并推廣應(yīng)用的強(qiáng)化換熱技術(shù)。隨著微槽道結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展與完善，微通道液體冷卻技術(shù)的應(yīng)用效果得到了提升，并在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在不同領(lǐng)域中，因?qū)嶋H需求不同，微通道的結(jié)構(gòu)、尺寸、形狀、材質(zhì)、冷卻液也不同，銅、硅、鋁、合金是較為常見(jiàn)的微通道制作材料，水、硅油、乙醇、氟利昂等是較為常見(jiàn)的冷卻介質(zhì)。因此，不同條件下，其冷卻效果不同。

隨著近年來(lái)電子芯片微型化的發(fā)展，電子芯片上的通道尺寸發(fā)生了改變，進(jìn)入微型化發(fā)展趨勢(shì)。通常情況下，在既定的電子芯片上，為達(dá)到預(yù)期目的，通道尺度越小，所布設(shè)的通道數(shù)量相應(yīng)的則越多，所進(jìn)行的熱交換越多。因此，可通過(guò)采用縱橫垂直相交布局方式，布設(shè)微米級(jí)不同深度比例的微小通道，來(lái)提升單位面積的熱容量。

2.2 液體噴射冷卻技術(shù)

液體噴射冷卻技術(shù)是電子芯片液體冷卻技術(shù)中常見(jiàn)的一種技術(shù)類型，它有效改善了電子元器件的冷卻問(wèn)題，并廣泛應(yīng)用到電子芯片液體冷卻實(shí)踐中。液體噴射冷卻技術(shù)主要是通過(guò)利用一定的設(shè)備（噴射儀器）將冷卻液噴射在電子元器件的表面，從而在電子元件器表面迅速形成一層薄薄的“膜”（又叫“邊界層”），隨著“膜”的流動(dòng)，將電子元件器的熱量帶走（或在熱隔絕下實(shí)現(xiàn)制冷液遇熱蒸發(fā)，加速電子元器件散熱），達(dá)到預(yù)期效果。在液體噴射冷卻技術(shù)中，并不是所有的液體都適用，常用的液體主要沸點(diǎn)相對(duì)較低的液氮、氟利昂制冷劑等。液體噴射冷卻技術(shù)的應(yīng)用范圍相對(duì)較廣，在工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等均有應(yīng)用。當(dāng)然液體噴射冷卻技術(shù)在應(yīng)用中，也存在一定的弊端，如制冷劑相對(duì)單一、整體散熱速度相對(duì)較慢。

2.3 “納米流體”冷卻技術(shù)

納米流體冷卻技術(shù)是基于納米技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)上得以實(shí)現(xiàn)的一種新型電子芯片液體冷卻技術(shù)。實(shí)踐證明，在常見(jiàn)的冷卻液中，適當(dāng)?shù)募尤搿凹{米液滴”，可進(jìn)一步提升冷卻液冷卻能力，提高液體冷卻技術(shù)應(yīng)用效率。例如，在冷卻液（如水、氟利昂制冷劑等）中加入適當(dāng)?shù)募{米液滴（半徑為4.9nm的納米液滴），其傳熱能力增強(qiáng)了百分之五十以上。加之納米液滴投入成本不高，因此納米流體冷卻技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，可有效提升電子元器件整體的穩(wěn)定性與安全性。

2.4 噴霧冷卻技術(shù)

噴霧冷卻技術(shù)是基于液體冷卻技術(shù)不斷研發(fā)與完善的基礎(chǔ)上形成的一種全新的冷卻技術(shù)，噴霧冷卻技術(shù)以其換熱系數(shù)高、冷卻均勻等特點(diǎn)有效解決了微通道液體冷卻技術(shù)、納米流體冷卻技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中存在的不足。噴霧冷卻技術(shù)作為“高熱流”散熱法，隨著技術(shù)的不斷完善，可以有效提升電子器件冷卻效率，增強(qiáng)電子元器件運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。目前，噴霧冷卻技術(shù)仍在不斷完善中，噴霧冷卻技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)論

總而言之，隨著電子產(chǎn)品的創(chuàng)新與應(yīng)用，電子芯片冷卻問(wèn)題愈發(fā)凸顯，電子芯片冷卻技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用得到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的風(fēng)扇冷卻技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足電子芯片散熱需求，而液體冷卻技術(shù)的應(yīng)用則有效提升了電子芯片散熱能力，提升了電子產(chǎn)品的安全性和可靠性。

[1]葛莉.高密度組裝電子設(shè)備冷卻技術(shù)應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016.

[2]高宇翔.電子芯片液體冷卻技術(shù)的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場(chǎng),2016,(23).