隨著電動(dòng)車技術(shù)的飛速發(fā)展，主控板作為電動(dòng)車的核心控制部件，其性能和可靠性至關(guān)重要。然而，主控板在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如果不能及時(shí)有效地散熱，會(huì)導(dǎo)致芯片溫度過(guò)高，進(jìn)而影響主控板的性能，甚至引發(fā)故障。雙面散熱基板與熱管嵌入工藝作為一種創(chuàng)新的熱管理方案，能夠顯著提高主控板的散熱效率。本文將通過(guò)實(shí)際測(cè)試，深入探討這兩種工藝在電動(dòng)車主控板熱管理中的應(yīng)用效果。

雙面散熱基板原理與優(yōu)勢(shì)

原理

雙面散熱基板是一種在基板兩側(cè)都設(shè)置散熱層的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的單面散熱基板只能從一側(cè)將熱量傳導(dǎo)出去，而雙面散熱基板可以利用兩側(cè)的散熱層同時(shí)散熱，大大增加了散熱面積。其散熱路徑主要包括芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)到基板兩側(cè)的散熱層，再由散熱層將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中。

優(yōu)勢(shì)

提高散熱效率：雙面散熱基板相比單面散熱基板，散熱面積增加了一倍，能夠更快速地將熱量散發(fā)出去，有效降低芯片溫度。

降低熱阻：雙面散熱結(jié)構(gòu)減少了熱量傳導(dǎo)的路徑，降低了熱阻，使得熱量能夠更順暢地傳遞。

提升主控板可靠性：較低的芯片溫度可以減少熱應(yīng)力對(duì)芯片和電路的影響，提高主控板的可靠性和使用壽命。

熱管嵌入工藝原理與優(yōu)勢(shì)

原理

熱管是一種高效的傳熱元件，它利用工質(zhì)的相變過(guò)程實(shí)現(xiàn)熱量的快速傳遞。在熱管嵌入工藝中，將熱管嵌入到主控板基板中，芯片產(chǎn)生的熱量通過(guò)導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)到熱管的蒸發(fā)段，熱管內(nèi)的工質(zhì)吸收熱量后蒸發(fā)成氣體，氣體在熱管內(nèi)部壓力差的作用下流向冷凝段，在冷凝段釋放熱量后冷凝成液體，液體再通過(guò)毛細(xì)作用回流到蒸發(fā)段，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)熱量的高效傳遞。

優(yōu)勢(shì)

高效傳熱：熱管的傳熱效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的金屬導(dǎo)熱材料，能夠在短時(shí)間內(nèi)將大量熱量從熱源傳遞到散熱區(qū)域。

適應(yīng)性強(qiáng)：熱管可以根據(jù)主控板的結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，適應(yīng)不同的散熱需求。

降低局部熱點(diǎn)：熱管能夠?qū)崃烤鶆虻胤稚⒌秸麄€(gè)散熱區(qū)域，避免局部熱點(diǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。

實(shí)測(cè)方案與結(jié)果分析

實(shí)測(cè)方案

為了驗(yàn)證雙面散熱基板與熱管嵌入工藝的實(shí)際效果，我們搭建了測(cè)試平臺(tái)。選取相同規(guī)格的電動(dòng)車主控板，分別采用傳統(tǒng)單面散熱基板、雙面散熱基板以及雙面散熱基板結(jié)合熱管嵌入工藝三種方案進(jìn)行測(cè)試。在主控板上安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片和關(guān)鍵部位的溫度。通過(guò)模擬主控板在不同負(fù)載下的工作狀態(tài)，記錄溫度變化數(shù)據(jù)。

代碼示例：溫度數(shù)據(jù)采集與分析（Python）

python

import pandas as pd

import matplotlib.pyplot as plt

# 讀取溫度數(shù)據(jù)文件（假設(shè)數(shù)據(jù)文件為CSV格式，包含時(shí)間、傳統(tǒng)方案溫度、雙面散熱基板溫度、結(jié)合熱管溫度等列）

data = pd.read_csv('temperature_data.csv')

# 繪制溫度變化曲線

plt.figure(figsize=(10, 6))

plt.plot(data['Time'], data['Traditional_Temp'], label='Traditional Single - Sided Substrate', color='red')

plt.plot(data['Time'], data['Double - Sided_Temp'], label='Double - Sided Substrate', color='blue')

plt.plot(data['Time'], data['Double - Sided_with_Heat_Pipe_Temp'], label='Double - Sided Substrate with Heat Pipe', color='green')

plt.xlabel('Time (s)')

plt.ylabel('Temperature (°C)')

plt.title('Temperature Comparison of Different Thermal Management Solutions')

plt.legend()

plt.grid(True)

plt.show()

# 計(jì)算平均溫度

avg_traditional_temp = data['Traditional_Temp'].mean()

avg_double_sided_temp = data['Double - Sided_Temp'].mean()

avg_heat_pipe_temp = data['Double - Sided_with_Heat_Pipe_Temp'].mean()

print(f"Average Temperature of Traditional Solution: {avg_traditional_temp:.2f}°C")

print(f"Average Temperature of Double - Sided Substrate Solution: {avg_double_sided_temp:.2f}°C")

print(f"Average Temperature of Double - Sided Substrate with Heat Pipe Solution: {avg_heat_pipe_temp:.2f}°C")

結(jié)果分析

通過(guò)溫度變化曲線和平均溫度數(shù)據(jù)可以看出，采用雙面散熱基板后，芯片溫度相比傳統(tǒng)單面散熱基板有了明顯降低。而雙面散熱基板結(jié)合熱管嵌入工藝的方案，散熱效果最為顯著，芯片溫度進(jìn)一步降低。這表明雙面散熱基板與熱管嵌入工藝能夠有效地提高電動(dòng)車主控板的熱管理能力。

結(jié)論與展望

雙面散熱基板與熱管嵌入工藝在電動(dòng)車主控板熱管理中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。通過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，這兩種工藝的結(jié)合能夠顯著降低芯片溫度，提高主控板的可靠性和使用壽命。未來(lái)，隨著電動(dòng)車技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)主控板熱管理的要求也將越來(lái)越高。我們可以進(jìn)一步優(yōu)化雙面散熱基板的結(jié)構(gòu)和材料，提高熱管的傳熱性能，探索更高效的熱管理方案，為電動(dòng)車的發(fā)展提供更強(qiáng)大的技術(shù)支持。