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0引言
電子芯片技術(shù)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用十分廣泛,很多智能產(chǎn)品都會(huì)用到這項(xiàng)技術(shù)?電子芯片對(duì)人們的生活生產(chǎn)有著很重要的作用,但是其冷卻問(wèn)題一直是專家們研究的重點(diǎn)?電子芯片是一個(gè)產(chǎn)品的核心,其工作強(qiáng)度是最大的?工作量越大,電子芯片的熱量上升速度越快,兩者之間呈正相關(guān)?電子芯片的冷卻技術(shù)從最開始的自然冷卻到人工風(fēng)力冷卻再到現(xiàn)在的液體冷卻,在此過(guò)程中電子芯片的冷卻時(shí)間在不斷縮短,冷卻效果也越來(lái)越好?筆者主要介紹電子芯片液體冷卻技術(shù)及其發(fā)展情況?
1電子芯片液體冷卻技術(shù)的現(xiàn)狀
電子芯片自從其產(chǎn)生發(fā)明以來(lái),其技術(shù)水平得到了不斷的革新,為了延長(zhǎng)電子芯片的使用時(shí)間,提升質(zhì)量,科學(xué)家們對(duì)電子芯片的外觀作了很多改變,這些外觀的改變都是有跡可循的,外觀變得越來(lái)越輕薄,體積和質(zhì)量變得越來(lái)越小?科學(xué)家們?cè)趯?duì)電子芯片的外觀進(jìn)行改變的同時(shí),也對(duì)電子芯片的性能進(jìn)行了深入的研究?如今的電子芯片不論從外觀還是從性能上看,都得到了極大的改變?以前的電子芯片在使用后,會(huì)迅速發(fā)熱,且溫度很難降下來(lái),長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)熱會(huì)影響電子芯片的性能,縮短芯片的使用年限?新型電子芯片工作強(qiáng)度比以前大很多,但其發(fā)熱程度卻得到了顯著的改善,溫度下降的速度也更快?電子設(shè)備的工作運(yùn)行離不開電子芯片,如果電子芯片能夠長(zhǎng)時(shí)間不間斷地進(jìn)行工作,并且不會(huì)發(fā)熱,那么必然可以有效提升人們的工作效率?
2電子芯片液體冷卻技術(shù)的類型與應(yīng)用
2.1液體噴射冷卻技術(shù)
液體噴射冷卻技術(shù)作為電子芯片液體冷卻技術(shù)中的一種常見(jiàn)類型,在近幾年得到了廣泛的應(yīng)用?噴射冷卻技術(shù)可以有效解決電子設(shè)備的散熱問(wèn)題?該項(xiàng)技術(shù)的使用方法是通過(guò)專門的噴射儀器將液體噴射到電子設(shè)備的表面,這些液體會(huì)很快變成一層薄薄的膜,從而使得電子設(shè)備隔絕熱源,加速散熱?噴射冷卻技術(shù)能夠有效使用的液體是有限的,并不是所有的液體都能作為冷卻液使用?冷卻液不僅要沸點(diǎn)較低,且不能和電子設(shè)備發(fā)生化學(xué)反應(yīng),比如液氮等制冷劑?噴射冷卻技術(shù)的適用范圍很廣,一般的工業(yè)?冶金業(yè)?制造業(yè)等都會(huì)用到該項(xiàng)技術(shù)?雖然該項(xiàng)技術(shù)在近幾年有著較快的發(fā)展,但也存在一些缺陷,比如制冷劑的選擇范圍較狹窄?散熱的速度較慢?科學(xué)家們也正在尋找更多種類的冷卻液來(lái)提高該項(xiàng)技術(shù)的冷卻效率?
2.2微通道液體冷卻技術(shù)液體冷卻技術(shù)
根據(jù)其工作原理的不同,可以分為多種類型,且每一種液體冷卻技術(shù)的原理是不同的,冷卻效果也是不同的?微通道的液體冷卻技術(shù)就是其中被廣泛應(yīng)用的一種?該項(xiàng)技術(shù)最早是在20世紀(jì)80年代被推廣,在接下來(lái)的幾十年中不斷地改進(jìn)完善,時(shí)至今日,已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用?該項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展離不開專家學(xué)者的努力鉆研,微通道冷卻技術(shù)最開始并非應(yīng)用在小型電子芯片上,直到后來(lái)電滲泵的發(fā)明才使得該項(xiàng)技術(shù)在小型電子芯片中得到推廣運(yùn)用?
科研人員經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn),微通道的液體冷卻技術(shù)受到很多因素的影響?當(dāng)微通道的形狀?材質(zhì)?長(zhǎng)度?尺寸等條件不相同時(shí),其對(duì)電子芯片的冷卻效果也是不同的?當(dāng)然該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)效果也與微通道中液體的流速?溫度等因素相關(guān)?
2.3宏觀水冷管路冷卻技術(shù)
前面介紹的幾種液體冷卻技術(shù)所需的冷卻液都不常見(jiàn),而宏觀水冷管路冷卻技術(shù)使用水作為制冷劑即可達(dá)到理想的制冷效果?但是,該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的研究才剛起步,應(yīng)用還不廣泛,該技術(shù)具有前面幾項(xiàng)技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)?水作為自然界中最容易獲取的資源,獲取非常便利,所需成本較低,在多個(gè)國(guó)家中已經(jīng)得到了推廣?
2.4納米流體冷卻技術(shù)
隨著納米技術(shù)和新冷卻液的發(fā)現(xiàn),科學(xué)家們準(zhǔn)備將這些新材料制作為制冷劑,這也是電子芯片液體冷卻技術(shù)發(fā)展的革命性標(biāo)準(zhǔn)?在普通冷卻液(水?乙醇等)中添加納米液滴,可以增強(qiáng)其導(dǎo)熱性?Yang等考察了納米液滴添加到FC-72(全氟化學(xué)品)中對(duì)其傳熱能力的增強(qiáng)效果,其中液滴直徑約9.8nm,體積分?jǐn)?shù)為12%,測(cè)得的有效熱導(dǎo)率增加了52%?由于FC-72常用于浸入式芯片散熱的工質(zhì),添加納米液滴到這種介質(zhì)中可望提高芯片的冷卻效果?納米流體具有比水高許多倍的導(dǎo)熱性能,而且價(jià)格比液態(tài)金屬低很多?因此納米流體應(yīng)該是未來(lái)液體散熱系統(tǒng)中冷卻液材料的首選,對(duì)它的研究應(yīng)集中于提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性方面?
3結(jié)語(yǔ)
電子芯片冷卻技術(shù)與人們的現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)?筆者詳細(xì)分析了目前常用的幾種電子芯片冷卻技術(shù),除了以上技術(shù)之外,更多的新原理?新效應(yīng)也被提出,并得到了應(yīng)用,芯片冷卻技術(shù)的內(nèi)涵也更為豐富?與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)電子芯片冷卻技術(shù)的研發(fā)還處于初級(jí)階段,還需要作進(jìn)一步的深入研究?
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