Lämpönielu on olennainen osa, jolla lämpöä voidaan poistaa elektronisista laitteista. Oikea suunnittelu takaa tehokkaan lämmönsiirron, estää ylikuumenemisen ja ylläpitää laitteen suorituskykyä. Tämä artikkeli kattaa johtumisen perusperiaatteet ja sen, miten niitä sovelletaan jäähdytyslevyn suunnitteluun sekä niiden suorituskyvyn laskentamenetelmät.

Lämpöjohtumisen periaatteet

Lämpö johtuminen on siirtyminen lämpöenergian kautta materiaalin ilman materiaalin itse liikkuva. Se tapahtuu, kun molekyylit kuumempi alue siirtää energiaa naapurimolekyylit viileämpiä alueita. Kuumuuden siirtonopeus riippuu materiaalin lämmönjohtavuus, lämpötilaero, ja paksuus materiaalin.

Fourierin laissa kuvataan johtumista: Q = -kA(dT/dx)[, jossa [Q on lämmönsiirtonopeus, []k[]] on lämmönjohtavuus, []A[ on poikkileikkauspinta-ala, ja dT/dx[ on lämpötilagradientti.

Lämmönvaimentimien suunnittelu

Tehokas jäähdytyslevy suunnittelu sisältää valita materiaalit, joilla on korkea lämmönjohtavuus, kuten alumiini tai kupari. Geometria, mukaan lukien evien ja pinta-ala, vaikuttaa lämmön hävikki. Kasvava pinta-ala parantaa lämmön siirtymistä ympäröivään ilmaan.

Myös sijoittaminen ja ilmavirta ovat kriittisiä. Oikea suuntautuminen ja riittävä ilmavirta parantavat konvektiivista lämmönsiirtoa, täydentävät lämmöntangon johtumista.

Suorituskyvyn laskentamenetelmät

Lämpönielujen suorituskyvyn laskeminen edellyttää lämpövastusten arviointia, mikä osoittaa, kuinka hyvin lavuaari johtaa lämmön pois lähteestä. Kokonaislämpövastus yhdistää johtumis- ja konvektionkestävyys.

Kokonaislämpövastus saadaan seuraavista:

]R[kokonais = R-johtavuus + R-kondensointi[[[]]]]

jossa

  • ]R[johtavuus[ = (paksuus) / (k × alue)
  • ]R[konvektio[ = 1 / (h × pinta-ala)

Tässä h on konvektiivinen lämmönsiirtokerroin. Laskemalla nämä vastusarvot suunnittelijat voivat optimoida jäähdytyslevyn mitat halutun lämpötilan saavuttamiseksi.