产品小型化的发展趋势与更加现代且高功率的设备相结合,决定了可靠的热量管理是目前及未来电子产品设计的必要组成部分。LED照明市场只是热量管理技术对设备耐用性至关重要的一个例子。热量管理产品还可提供用以提升绿色能源开发效率的解决方案,例如,对温度特别敏感的光伏逆变器、用于太阳能加热应用的热管和储水箱之间的连接、氢燃料电池、风力发电机。
热量管理市场目前正在增长吗?是的,这主要是由于进入电子市场的设备和应用的数量在不断增加。同时,对于产品更高性能和更高可靠性的需求不断增加,要求电子设备更加稳定以适应更具挑战性的环境要求。接下来让我们探讨热量管理市场增长的主要原因。
产品性能和产品可靠性,哪个最重要?
两者都重要!大多数情况下,取决于产品本身的特性。例如,每个人都希望自己的产品性能最好,但是每个产品的预期寿命都不尽相同。对于预期使用周期短的设备(例如预计1~2年更新一次的设备),其性能很可能会成为最重要的因素。它可能会与市场上的许多其他类似设备形成竞争关系,因此必须既可靠,性能又高,但重点仍被放在后者上。对于安全性至关重要的设备,则绝对需要很高的可靠性。它可能不是“能歌善舞”的全能型机器,但只要能够完成预期的工作,并且没有故障,那就是可以接受的。通常需要权衡各种设计的特性,但切记,从一开始就需要考虑热量管理,综合性能和可靠性两方面,以实现高目标。
存在驱动高导热率的推动力吗?
是的,可以说推动力不断。在所有应用中,每个人都在为提高性能和更高效率而努力。但是如果要详细研究每个应用响应,则导热率实际上可能不是工程师特别关注的因素。如果只是增加导热率的水平可能无法帮助完成这些改进。
当指定所需的导热率时,应基于终端应用条件和要求,同时考虑装置/载板的设计以及用于热量管理的化合物涂布方法。如果产品涂布不正确(例如有气泡),则产品无法提供足够的散热水平。
通常,当增加导热率时,必须调整热量管理材料中的添加剂数量或类型,这可能会影响产品的黏度,进而影响终端应用中产品的整体性能。这种变化还可能影响其他特性,例如导电率/绝缘性,以及材料在不断变化的温度条件下的行为等。尽管大多数人会说,随着电子产品功能变得越来越强并可在更具挑战性的环境中使用(因此需要更高的导热率),实际上应该全面审查每个应用,以确保通过热量管理材料获得最佳性能,而不仅仅是依赖导热率值。
热量的产生随着小型化、高性能化元件的需求而增加,对应的解决方案是什么?
看一下装置/PCB的设计;有什么方法可以更有效地分布热量?例如,如果现在所有发热元件都集中在一个区域中并且彼此靠近,是否可以将它们重新排布?这听起来很简单,但实际上常常是不太可行的。有效消散某些区域热量的其他方法是确保拥有适合具体应用的最佳热界面材料。这意味着检查界面处的热阻,更简单地说,检查元件或PCB区域的温度。获得材料的基本信息后,可以通过调整所采用的热界面材料来改善散热效果。这可能会转而采用导热率更高的产品,但是需确保仍然可以正确地应用材料,以使其能够按预期完成所需功能。
除了查看所使用的界面材料外,还可以查看PCB的间隙。设备运行时,是否有热空气聚集的区域?外壳是否由金属制成以达到散热目的?如果是这样,能否利用缝隙填充产品来帮助去除这些局部的空气囊?有许多方法可以减少散热,但同样重要的是,要从整体上看待装置/PCB,因为在其某一区域采取的措施可能会导致其他区域出现问题。
全球热量管理技术会有哪些新趋势?
由于电子行业的发展,产品越来越小,越来越智能,导致对创新的热量管理技术需求的增加,这些技术通过消散设备产生的热量来提高系统性能和可靠性。推动该市场增长的趋势包括智能手机和平板电脑的日益普及,在过去的十年中,智能手机和平板电脑已经取得了可观的增长。由于对质量和价格越来越敏感,因此对高级热量管理解决方案的需求正在增加。
人工智能(AI)在下一代智能手机、智能家居设备和智能扬声器产品中的应用正在快速增长。预计这将进一步推动热量管理技术。随着人们对环境问题的日益重视,加上潜在的性能优势,电动汽车和更广泛使用的充电基础设施得到了广泛应用,这两者都严重依赖热量管理,提高电池系统的可靠性和性能。可再生能源的日益普及也是推动热量管理市场发展的主要因素之一。
随着全球工业化进程的加快,对连续供电的需求不断增加,这对热量管理市场的增长产生了积极影响,以确保最大的可靠性。例如,电容器可在需要时临时存储电力,或者在离网应用中,可能需要电池来存储电力,以便更广泛地使用。在这种情况下,由于其运行期间散发的热量,还需要在更高的温度下工作并提供某种形式的散热,因此需要额外的设计以保护元件。根据设计的不同,将采用热量管理产品来帮助消散设备的热量,以保持高效、持续的功率。
Jade Bridges是Electrolube 公司全球技术支持经理。
更多内容可点击这里查看,文章发表于《PCB007中国线上杂志》9月号,更多精彩原创内容,欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。