מספר שיטות פיזור חום יעילות
הביצועים של מוצרים אלקטרוניים הופכים לחזקים יותר ויותר, בעוד שצפיפות האינטגרציה וצפיפות ההרכבה גדלה כל הזמן, מה שמוביל לעלייה חדה בצריכת החשמל התפעולית וביצירת החום שלהם. כשל החומר הנגרם מריכוז חום ברכיבים אלקטרוניים מהווה את הרוב המכריע של שיעור הכשל הכולל, וטכנולוגיית ניהול תרמי היא גורם מפתח שנחשב במוצרים אלקטרוניים. יש צורך לחזק את הבקרה התרמית של רכיבים אלקטרוניים בהקשר זה.
פיזור החום היעיל של רכיבים אלקטרוניים מושפע מעקרונות העברת החום ומכניקת הנוזלים. פיזור החום של רכיבים חשמליים נועד לשלוט בטמפרטורת ההפעלה של מכשירים אלקטרוניים, ובכך להבטיח את טמפרטורת העבודה והבטיחות שלהם, הכוללת בעיקר היבטים שונים כגון פיזור חום וחומרים. כיום, פיזור החום של רכיבים אלקטרוניים כולל בעיקר שיטות טבעיות, מאולצות, נוזליות, קירור, הסחה, בידוד תרמי ועוד.
טכנולוגיית הקירור מתייחסת בעיקר לדרכים, שיטות וטכניקות של תכנון תרמי חיצוני, הכוללות היבטים שונים כגון פיזור חום או שיטות קירור, חומרים וכו' הקשורים להעברת חום. על פי השיטות השונות של הולכת חום והסעה, ניתן לחלק את מוצרי הרדיאטור למצבים אקטיביים ופסיביים.
קירור טבעי הוא שיטה נפוצה לקירור אקטיבי, המנצלת את המוליכות התרמית הגבוהה של חומרים (בעיקר פרופילים) כדי להסיר חום ולפזר אותו לאוויר. בהיעדר דרישות ספציפיות למהירות הרוח, גוף הקירור הטבעי בהסעה המשמש הוא לוח אלומיניום נחושת, שחול אלומיניום, יציקת סגסוגת להשגת קירור המוצר. שיטות קירור טבעיות מיושמות בעיקר ברכיבים אלקטרוניים עם דרישות בקרת טמפרטורה נמוכה, ציוד בעל הספק נמוך ורכיבים עם צפיפות שטף חום נמוכה יחסית לחימום המכשיר.
שיטת קירור אוויר מאולץ היא דרך להאיץ את זרימת האוויר סביב רכיבים אלקטרוניים ולהסיר חום באמצעות מאווררים ואמצעים אחרים. קירור Force Air היא גם טכנולוגיית פיזור חום נפוצה, שהיא פשוטה יחסית לייצור, בעלת יתרונות של מחיר נמוך יחסית והתקנה פשוטה. ניתן ליישם שיטה זו ברכיבים אלקטרוניים אם החלל גדול מספיק לזרימת אוויר או אם מותקנים מתקני פיזור חום מסוימים. בפועל, הגדלת השטח הכולל של פיזור החום ויצירת מקדם העברת חום הסעה גדול יחסית על משטח פיזור החום הם הדרכים העיקריות לשפר את יכולת העברת החום ההסעה הזו.
היישום של קירור נוזלי לרכיבים אלקטרוניים הוא שיטת קירור המבוססת על שבבים ורכיבי שבבים. ניתן לחלק בעיקר את קירור הנוזל לשתי שיטות: קירור ישיר וקירור עקיף. שיטת קירור הנוזל העקיף מתייחסת לשימוש בנוזל קירור נוזלי שאינו בא במגע ישיר עם רכיבים אלקטרוניים, אלא מעביר חום בין רכיבי חימום באמצעות מערכת בינונית באמצעות התקני עזר כגון מודולי נוזל, מודולי מוליכות תרמית, נוזל התזה. מודולים, ומצעים נוזליים.
שיטת קירור הנוזל הישיר, הידועה גם כשיטת קירור טבילה, היא ליצור קשר ישיר עם הנוזל עם רכיבים אלקטרוניים קשורים, להסיר חום דרך נוזל הקירור, ולהחיל אותו בעיקר על מכשירים עם צפיפות נפח צריכת חום גבוהה יחסית או בסביבות בטמפרטורה גבוהה.
על ידי שימוש בקירור מוליכים למחצה כדי לפזר חום או לקרר כמה רכיבים אלקטרוניים קונבנציונליים, הידועים גם בשם קירור תרמו-אלקטרי, שיטה זו מנצלת את אפקט Peltier של החומר המוליך למחצה עצמו כדי לאפשר לזרם ישר לעבור דרך חומרים מוליכים למחצה שונים וליצור צמד תרמי בסדרה. בשלב זה, חום נספג ומשתחרר בשני קצוות הצמד התרמי כדי להשיג את אפקט הקירור. יש לו את היתרונות של גודל מכשיר קטן, התקנה נוחה, איכות טובה ופירוק קל.
בידוד תרמי מתייחס לשימוש בטכנולוגיית בידוד לפיזור חום וקירור רכיבים אלקטרוניים. הוא מחולק בעיקר לשתי צורות: בידוד ואקום ובידוד ללא ואקום. בבקרת טמפרטורה של רכיבים אלקטרוניים, נעשה שימוש בעיקר בטיפול בידוד ללא ואקום. שיטת הבידוד התרמי משפיעה בעיקר על הטמפרטורה של הרכיבים המקומיים, מחזקת את השליטה ומונעת את השפעות החימום של רכיבים בטמפרטורה גבוהה וחפצים נלווים, ובכך מבטיחה את אמינות הרכיב כולו ומאריכה את חיי היישום של הציוד. בפועל, מכיוון שהטמפרטורה משפיעה ישירות על ביצועי העברת החום של חומרי בידוד, בדרך כלל ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, יש צורך ביותר חומרי בידוד.
בתהליך הפיתוח של מעגלים משולבים, הצפיפות וצפיפות החום של רכיבים אלקטרוניים ממשיכות לעלות, והבעיות התרמיות שלהם הופכות בהדרגה לבולטות יותר. שיטות קירור באיכות גבוהה יכולות להבטיח את מדדי הביצועים של רכיבים אלקטרוניים. ביישומים מעשיים, יש צורך לשקול באופן מקיף את כוח החימום הספציפי ואת המאפיינים העצמיים של רכיבים אלקטרוניים, וליישם באופן סביר שיטות קירור שונות. יש צורך לבחור באופן מקיף את שיטות היישום והאמצעים בהתבסס על תרחישי היישום הספציפיים, ובכך להדגיש את מדדי הביצועים של רכיבים אלקטרוניים.
