[图]科学家研发铜涂层技术:比传统散热器更高效

2022年05月24日 09:04 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

总所周知,散热片是 PC 冷却技术的主要组成部分。被动式和主动式散热都会使用到均热片(heatspreaders)和散热片(heatsinks),不过科研团队近日发现了一种看起来更好、更个性化、更时尚的解决方案。

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该团队由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)和加利福尼亚大学伯克利分校(UC Berkeley)的专家组成,在论文《High-efficiency cooling via the monolithic integration of copper on electronic devices》(通过在电子设备上单片集成铜实现高效冷却)中描述了他们的实验和发现。

新的铜敷形涂层技术的亮点在于它在设备中占用的物理空间很小,并且比当前的铜散热器效率更高。研究人员证明每单位体积的功率增加了 740%。

该论文的主要作者、UIUC 博士 Tarek Gebrael 解释说传统散热器存在三个主要问题。首先,目前最先进的散热片使用的奇特高效导电材料价格昂贵且难以扩大规模。 Gebrael 提到了包含钻石的散热器作为一种竞争技术,清楚地说明了他的观点。

其次,传统设计将均热片和散热片串联在一起,“在许多情况下,大部分热量是在电子设备下方产生的,”Gebrael 感叹道。第三,最好的均热片不能直接安装到电子设备上,而是需要热界面材料,从而抑制最佳性能。


均热片和散热片的区别

均热片顶部有个大而平坦的表面,他们没有风扇,也没有鳍。不是通过强制空气冷却,而是将散热器直接压在另一个大平面上,并允许热量从小型散热器传递到更大的金属表面。均热片本身不会冷却 CPU,它们只会将热量传递到另一个可以安全地从处理器散发出去的物体。均热片非常适合预期在极端冲击和振动下运行的系统,或需要完全密封在容器内以保护其免受环境影响的系统。

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▲ 上图中右侧为均热片,左侧为散热片

散热片则是一种传统的冷却解决方案,它可以最大化表面积(使用散热片或鳍)和气流(使用风扇),以将热量从处理器散发到周围的空气中。带有内置冷却风扇的散热器是一种简单、轻便且完全独立的冷却解决方案。根据可用的气流,它们通常可以胜过类似尺寸的散热器。


那么,新技术如何解决当前散热方法的上述所有缺点呢?新的散热器涂层覆盖了整个设备,创造了一个大的冷却表面积。

在论文中写道:

该方法首先在设备上涂上一层聚(2-氯对二甲苯)(聚对二甲苯)(聚对二甲苯 C)的电绝缘层,然后涂上一层铜的保形涂层。

与现有技术相比,这使得铜可以靠近发热元件,消除对热界面材料的需求,并提供更好的冷却性能。

这种涂层技术消除了任何大面积的铜或铝露头,因此它是一种更紧凑的解决方案,可以将热量从快速运行的处理器和内存中吸走。据研究人员称,薄的保形涂层和没有笨重的传统散热器可提供更高的单位体积功率,最高可提高 740%。

Gebrael 表示:““与使用传统的液冷或风冷散热器相比,当您使用我们的涂层时,您可以在相同体积内堆叠更多印刷电路板”。研究人员接下来计划验证涂层的耐久性,这是行业接受度的重要一步。此外,研究人员计划在浸入式冷却和高压环境中进行测试。在最初的测试中,研究人员使用了“简单”的 PCB,但他们希望在“全尺寸电源模块和 GPU 卡”等运行较热的电子设备上扩大对冷却技术的测试。

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