電子芯片冷卻技術的應用

湯岳樺 湖南省長沙市第一中學

電子芯片冷卻技術的應用

湯岳樺 湖南省長沙市第一中學

電子芯片冷卻技術的有效應用是保障電子芯片安全性與可靠性的重要舉措。隨著電力技術的不斷發展，電子芯片冷卻技術也相應的得到了提升，取得了一定的應用成效。本文從電子芯片冷卻技術相關概述出發，以芯片液體冷卻技術為例，對其的應用進行了簡要分析，以供參考。

電子芯片 冷卻技術 液體冷卻

隨著電子技術的不斷發展，電子產品已成為人們日常生活中不可或缺的存在。而電子芯片作為電子產品的核心所在，其可靠性與安全性是電子產品功能發揮的重要保障。因此，正確認知電子芯片冷卻技術以及應用具有重要的現實意義。

1 電子芯片冷卻技術相關概述

電子技術的創新與應用推動了電子設備集成化、微型化、智能化的發展。在電力設備追求運算速度、高頻率發展的同時，電子設備技術水平不斷提升。在此背景下，傳統的電子芯片散熱方式已經無法滿足現代電子產品電子元器件的運行需求。電子芯片散熱問題愈發明顯，成為影響電子設備創新發展的重要因素。液體冷卻作為一種新型冷卻方式，以其冷卻均勻、單位熱容大、冷卻效率高等特點得到廣泛應用，在一定程度上解決了電子芯片散熱問題，有效提升了電子器件運行的可靠性與安全性。

電子芯片液體冷卻技術，主要是借助冷卻液，在相應設備的操作下使其流入芯片背部通道，在熱交換的作用下實現芯片散熱。隨著電子芯片液體冷卻技術的不斷呈現，新原理、新方案的提出與實踐（如納米流體冷卻技術、噴霧冷卻技術等等），進一步提升了電子芯片液體冷卻技術的應用效果，提升了電子器件的可靠性，成為較為理想的芯片散熱技術。

2 電子芯片冷卻技術的應用

本文結合相關資料，介紹了以下幾種電子芯片冷卻技術及其應用，以供參考。

2.1 微通道液體冷卻技術

微通道液體冷卻技術最早出現于二十世紀八十年代，是基于微槽道結構應用的基礎上，得以實現并推廣應用的強化換熱技術。隨著微槽道結構的不斷發展與完善，微通道液體冷卻技術的應用效果得到了提升，并在眾多領域得到廣泛應用。在不同領域中，因實際需求不同，微通道的結構、尺寸、形狀、材質、冷卻液也不同，銅、硅、鋁、合金是較為常見的微通道制作材料，水、硅油、乙醇、氟利昂等是較為常見的冷卻介質。因此，不同條件下，其冷卻效果不同。

隨著近年來電子芯片微型化的發展，電子芯片上的通道尺寸發生了改變，進入微型化發展趨勢。通常情況下，在既定的電子芯片上，為達到預期目的，通道尺度越小，所布設的通道數量相應的則越多，所進行的熱交換越多。因此，可通過采用縱橫垂直相交布局方式，布設微米級不同深度比例的微小通道，來提升單位面積的熱容量。

2.2 液體噴射冷卻技術

液體噴射冷卻技術是電子芯片液體冷卻技術中常見的一種技術類型，它有效改善了電子元器件的冷卻問題，并廣泛應用到電子芯片液體冷卻實踐中。液體噴射冷卻技術主要是通過利用一定的設備（噴射儀器）將冷卻液噴射在電子元器件的表面，從而在電子元件器表面迅速形成一層薄薄的“膜”（又叫“邊界層”），隨著“膜”的流動，將電子元件器的熱量帶走（或在熱隔絕下實現制冷液遇熱蒸發，加速電子元器件散熱），達到預期效果。在液體噴射冷卻技術中，并不是所有的液體都適用，常用的液體主要沸點相對較低的液氮、氟利昂制冷劑等。液體噴射冷卻技術的應用范圍相對較廣，在工業、機械制造業等均有應用。當然液體噴射冷卻技術在應用中，也存在一定的弊端，如制冷劑相對單一、整體散熱速度相對較慢。

2.3 “納米流體”冷卻技術

納米流體冷卻技術是基于納米技術研發與應用的基礎上得以實現的一種新型電子芯片液體冷卻技術。實踐證明，在常見的冷卻液中，適當的加入“納米液滴”，可進一步提升冷卻液冷卻能力，提高液體冷卻技術應用效率。例如，在冷卻液（如水、氟利昂制冷劑等）中加入適當的納米液滴（半徑為4.9nm的納米液滴），其傳熱能力增強了百分之五十以上。加之納米液滴投入成本不高，因此納米流體冷卻技術具有廣泛的應用價值，可有效提升電子元器件整體的穩定性與安全性。

2.4 噴霧冷卻技術

噴霧冷卻技術是基于液體冷卻技術不斷研發與完善的基礎上形成的一種全新的冷卻技術，噴霧冷卻技術以其換熱系數高、冷卻均勻等特點有效解決了微通道液體冷卻技術、納米流體冷卻技術應用過程中存在的不足。噴霧冷卻技術作為“高熱流”散熱法，隨著技術的不斷完善，可以有效提升電子器件冷卻效率，增強電子元器件運行的可靠性與穩定性。目前，噴霧冷卻技術仍在不斷完善中，噴霧冷卻技術具有廣闊的應用前景。

3 結論

總而言之，隨著電子產品的創新與應用，電子芯片冷卻問題愈發凸顯，電子芯片冷卻技術的研發與應用得到人們越來越多的關注。傳統的風扇冷卻技術已經無法滿足電子芯片散熱需求，而液體冷卻技術的應用則有效提升了電子芯片散熱能力，提升了電子產品的安全性和可靠性。

[1]葛莉.高密度組裝電子設備冷卻技術應用研究[J].電子技術與軟件工程,2016.

[2]高宇翔.電子芯片液體冷卻技術的應用[J].技術與市場,2016,(23).