研究团队展示新的散热技术 使电路功率密度提高了740%

2022年05月23日 14:25 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

伊利诺伊大学和加州大学伯克利分校的一个团队展示了一种新的冷却方法,它能有效地将热量从电子产品中吸走,使设计人员在给定体积内运行的功率是传统散热器的7.4 倍。热量在很大程度上是电子设计师的“敌人”,它是阻碍电子产品变小的关键限制因素之一。如果热量不能从电路中排出,它们就会在功能上,有时在物理上发生故障。

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熟悉的堆叠晶片形状的散热器旨在将热量从敏感区域传导出去,并在不会造成麻烦的地方进行散热,但该团队表示,它们通常不能从设备的底部排出热量,而大量的热量是在那里产生的。

下一代散热器试图改进传统的散热器,但该团队表示,它们通常是由昂贵的材料(如钻石)制成的,而且它们通常不能直接安装到元件的表面,而没有一层“热界面材料”,这可以改善接触,但会抑制热性能。

该团队想出了一个解决方案,他们说在不引入昂贵材料的情况下,从根本上改善了热量排放。一项发表在同行评议杂志《自然-电子学》上的新研究描述了一种方法,“首先在设备上涂上一层聚氯代对二甲苯膜的电气层,然后再涂上一层铜的保形层。这使得铜与发热元件接近,消除了对热界面材料的需求。”

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从本质上讲,这种新的冷却系统完全覆盖了电子产品的所有暴露表面,包括顶部、底部和侧面。该设备和散热器作为一个整体,其性能与散热器一样有效,甚至更有效,而没有任何地方接近散热器的体积。该团队在一些氮化镓功率晶体管上成功测试了这种超高效的被动冷却方法。

对于单个电路,他们记录了令人印象深刻的结果--但当可以将它们堆叠在一起时,效果会大大增加。“假设你有多个印刷电路板,”研究主要作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校博士生Tarik Gebrael说。“当你使用我们的涂层时,与你使用传统的液体或空气冷却的散热器相比,你可以在相同的体积内堆叠更多的印刷电路板......。这就意味着每单位体积的功率要高得多。我们能够证明单位体积的功率增加了740%。”

该研究证实,这种保形铜涂层适用于空气和水冷却的应用,尽管还需要进一步的测试,以了解这种解决方案在沸水、沸腾的电介质流体、高压应用以及比研究中使用的简单测试装置更复杂的电路中的耐久性。

这篇论文发表在《自然-电子学》杂志上。

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