Vznikající a rozvíjející se technologie chlazení
Dvourozměrné materiály
Dvourozměrné materiály se týkají materiálů, ve kterých se elektrony mohou volně pohybovat pouze v nanometrovém měřítku ve dvou rozměrech, to znamená, že se elektrony mohou pohybovat pouze v rovině. Mezi běžné dvourozměrné materiály patří grafen, hexagonální nitrid boru, supermřížky, kvantové jámy atd. Vzhledem k jeho velmi dobré tepelné vodivosti lze v balení elektronických čipů použít dvourozměrné materiály pro zlepšení odvodu tepla. Grafen jako typický představitel má ultravysokou tepelnou vodivost 5300 W/(m·K) díky své silné sp2 vazbě, kterou lze použít jako slibný materiál pro odvod tepla. Mnoho dokumentů uvádí, že různé filmy na bázi grafenu, grafenový papír, vícevrstvé grafenové/epoxidové polymerní materiály a grafenové listy mohou být použity jako vrstvy rozptylující teplo v elektronických zařízeních. Hexagonální nitrid boru jako dvourozměrný materiál, který vede teplo, ale nevede elektřinu, má tepelnou vodivost 390 W/(m·K) a koeficient roztažnosti je nejmenší ze současně známých keramických materiálů. Obrázek 6 je schematický diagram použití dvourozměrných materiálů pro balení IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
Prostřednictvím numerické simulace Liu Shutian et al. zjistili, že dvourozměrný porézní materiál s nejlepším výkonem rozptylu tepla je typem pravidelné šestiúhelníkové mikrostruktury. Wu Xiangshui a další podrobně představili technologii měření tepelné vodivosti dvourozměrných materiálů a tepelné vodivosti různých dvourozměrných materiálů. Bao Jie používá dvourozměrný vrstvený materiál hexagonální nitrid boru k vyřešení problému rozptylu tepla u vysoce výkonných elektronických zařízení a navrhuje plán na další zvýšení jeho účinku na rozptyl tepla. Nejreprezentativnější je aplikace grafenu pro rozptyl tepla ve dvourozměrných materiálech. Autor se domnívá, že grafenový film může být pokryt na čipu během odvodu tepla elektronického čipu a šestihranný nitrid boru může být naplněn do obalové pryskyřice, která může být velmi velká. Míra snížení tepelného odporu. Dvourozměrný materiálový odvod tepla je v současné době v průmyslu ve fázi vývoje a v této oblasti je ještě dlouhá cesta. Dvourozměrné materiály ve zralosti rozhodně zazáří v oblasti odvodu tepla třísek.
2.2 Odvod tepla iontovým větrem Když je mezi ostrý povrch a tupý povrch aplikováno elektrické pole, bude blízko ostrého povrchu ionizováno velké množství záporných iontů a v blízkosti tupého povrchu bude generováno velké množství kladných iontů. Kladné a záporné ionty je třeba neutralizovat a záporné ionty odlétají na kladné ionty. Pohyb iontů způsobí velké narušení okolní tekutiny. V důsledku setrvačnosti jsou ostatní molekuly ve vzduchu poháněny ke společnému pohybu a generování iontového větru. Obrázek 7 je schematický diagram generování iontového větru. Technologie odvodu tepla iontovým větrem byla poprvé vynalezena profesorem Alexandrem Mamishevem v roce 2006. Společnost Tessera, globální dodavatel technologie miniaturizace elektronických produktů, uvedla na trh řešení pro odvod tepla Electrohydro Dynamic (EHD) založené na odvodu tepla iontovým větrem. Plocha je pouze 3 cm2 a lze ji nainstalovat. V notebooku. Největší výhodou této metody odvodu tepla je, že zde není žádný mechanický mechanismus a nevzniká žádný hluk. Existují určité problémy s rozptylem tepla iontovým větrem. Může se například zvýšit spotřeba energie systému a elektromagnetické záření generované iontovým větrem bude mít vliv i na lidské zdraví. Tyto problémy však byly vyřešeny. Stále se řeší problémy, jak předcházet prašnosti a jak prodloužit životnost.
Po roztřídění a analýze výše uvedených několika metod odvodu tepla není těžké vidět, že s neustálou aktualizací a pokrokem elektronických zařízení, metody odvodu tepla elektronických zařízení stále více sledují přenositelnost a vyšší účinnost. Zatímco elektronická zařízení a elektronické čipy jsou přesnější a kompaktnější, přinášejí také problémy s odvodem tepla. Vliv teploty na elektronická zařízení se projevuje především ve dvou aspektech: jedním je tepelné selhání čipu a druhým je poškození namáháním. Při porovnání výše uvedených metod rozptylu tepla, pokud má jedna metoda sama o sobě příliš mnoho nedostatků, lze k rozptýlení tepla použít více metod, jako například: iontový vítr a chlazení nuceným vzduchem pro rozptyl tepla; Skladování energie s fázovou změnou a tepelné trubky pro odvod tepla; 2. Rozměrové materiály jsou baleny a kombinovány s jinými metodami odvodu tepla."5D elektronická krev" je velmi slibná technologie a bude to velká změna v elektronickém zařízení, které bude vyvinuto. Použití dvourozměrných materiálů pro balení elektronických zařízení a použití mikrokanálů na spodní desce se bude stále více používat a pro různé situace je třeba volit jiné způsoby rozptylu tepla. Autor osobně preferuje akumulační chlazení s fázovou změnou a chlazení tepelnými trubicemi.
V současné době je teoretický výzkum odvodu tepla relativně dokončen, ale existuje také mnoho technických problémů. Problém s úzkým hrdlem technologie rozptylu tepla také nepřímo brání dalšímu rozvoji elektronických zařízení. K tomu je dlouhá cesta. Prolomení současných problémů a nalezení lepších materiálů pro odvod tepla bude vždy horkým tématem v oblasti odvodu tepla.
