新型铜涂层散热技术比传统散热器更高效 2022-05-31 

  

  散热片是电子设备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。
  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、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Tarek Gebrael博士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。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。
  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。
  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外露,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,薄的保形涂层相比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”的印制电路板,随后他们将在“全尺寸电源模块和GPU卡”等运行较热的电子设备上扩大新冷却技术的测试。(航柯)