散热片种类
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铝散热片参数铝散热片是一种常用的散热材料,广泛应用于电子设备、汽车发动机等领域。
它通过将热量传导到散热片上,并通过散热片的表面散发热量,从而起到降低设备温度的作用。
在选用铝散热片时,需要考虑多个参数,以确保散热效果的最佳性能。
1. 尺寸参数铝散热片的尺寸参数包括长度、宽度和厚度。
这些参数直接影响到散热片的散热能力。
一般来说,散热片的尺寸越大,散热能力越强。
但是,在实际应用中,尺寸也受到设备空间限制的影响,需要根据具体情况进行选择。
2. 材料参数铝散热片的材料参数主要包括铝合金的成分和热导率。
铝合金是一种轻质、导热性能好的材料,常用的有纯铝、铝硅合金等。
热导率表示材料导热的能力,热导率越高,散热片的散热效果越好。
3. 散热片的形状参数散热片的形状参数包括片型和片距。
片型通常有矩形、圆形、扇形等多种形式,不同形状的散热片适用于不同的散热场景。
片距是指散热片之间的间距,片距越小,散热片之间的传热能力越强。
4. 表面处理参数为了增加散热片的散热表面积,提高散热效果,常常对散热片进行表面处理。
常见的处理方法有阳极氧化、喷砂、喷漆等。
这些处理方法不仅可以提高散热片的散热能力,还可以增加其美观性和防腐蚀性。
5. 安装方式参数铝散热片的安装方式也是选择时需要考虑的参数之一。
常见的安装方式有贴片式、螺纹式、焊接式等。
不同的安装方式适用于不同的设备和散热需求,需要根据具体情况进行选择。
6. 散热片的额定功率和温度参数散热片的额定功率是指散热片能够承受的最大功率输出。
在选择散热片时,需要根据设备的功率要求和散热片的额定功率进行匹配。
温度参数包括散热片的工作温度和环境温度。
工作温度是指散热片能够正常工作的温度范围,环境温度是指散热片所处的环境温度范围。
7. 散热片的重量参数散热片的重量参数对于一些对设备重量有要求的场景来说,也是一个需要考虑的因素。
一般来说,铝散热片相对于其他金属材料来说比较轻,可以在一定程度上减轻设备的重量。
变压器用片式散热器的技术规范一、片式散热器的适用范围:变压器类产品采用的一种热交换器,外形结构属于金属板片式。
二、片式散热器的工作原理:变压器油箱内处于上部的热油进入片式散热器上集油管,流过散热片,再从片式散热器的下集油管流回变压器的油箱。
当热油在散热片内流动时,将热量传到空气中,达到散热的目的。
三、片式散热器的分类1、按安装方式分固定式:即PG型,不用安装法兰,片式散热器直接焊接在变压器油箱的箱壁上;可拆式:即PC型,片式散热器通过法兰连接在变压器油箱上。
2、按冷却方式分自冷式:片式散热器通过空气自然对流散发热量;风冷式:片式散热器通过风机吹风(底吹或侧吹)散发热量;强油风冷式:片式散热器通过管路泵强迫变压器油循环并利用风机吹风散发热量。
3、按散热器结构分普通式:散热片的中心距相同,如:PC3000-30/520;鹅颈式:散热片分为长片和短片•,长片和短片的中心距不同,一般短片的数量为2~4片,如:PC2200(1800)-28(2)/52004、按散热器规格分片宽:480mm、52Omm两种;中心距:lOOOmm-4000mm;散热片数量:10片~38片。
四、片式散热器的作用:油浸式电力变压器运行时,内部绕组、铁芯等部件会产生损耗,损耗转换为热量并通过变压器油的热传导和对流作用传递给油箱壁,使绕组、铁芯、油箱壁及油面温度上升。
而温升直接影响到绕组绝缘材料的寿命,因此必须把温升控制在一定的范围内,所以采用散热器散热是必须的!不同容量、不同电压等级的变压器油箱周围按其热损耗安装相应数量的片式散热器,尤其是变压器容量逐渐增大时必须选用大型散热器,以散发足够的热量。
五、片式散热器的片式散热器是为油浸式电力变压器、电抗器等配套使用的冷却装置,是遵循中华人民共和国机械行业标准《变压器用片式散热器》JB/T5347-2013设计制作而成的。
其中散热器的散热片是采用优质冷轧钢卷板,在计算机自动控制的自动流水线上加工成型。
散热片的选用与设计散热片是一种用来散热的辅助设备,主要用于散热器、冷却器、电器设备等。
它通过增加散热器的表面积,提高热传导效率,加快热量释放速度,从而降低设备温度,延长设备寿命。
在选择散热片时,需要考虑以下几个因素:1.散热片的材料散热片的材料通常有铜、铝、塑料等。
铜具有良好的热传导性能,但成本较高;铝具有较高的散热效率,且成本相对较低;塑料则具有轻便、易加工等特点。
因此,在选择散热片材料时需要综合考虑散热效率和成本。
2.散热片的尺寸和结构散热片的尺寸和结构直接影响散热效率。
散热片的尺寸应根据设备的发热量和散热要求来确定。
通常情况下,散热片的表面积越大,散热效率越高。
同时,散热片的结构也应当考虑散热介质的流动情况,以确保热量能够充分传导和散发。
3.散热片与散热器的匹配散热片与散热器之间的匹配度也很重要。
散热片应与散热器的尺寸、结构相匹配,以确保热量能够有效地传导到散热片上,并通过散热器散发出去。
4.散热片之间的铺放方式在一些特殊情况下,可以考虑采用多片散热片进行组合。
这种方式可以增加散热片的总表面积,提高散热效率。
同时需要考虑散热片之间的间隙和接触面。
设计散热片时,一般遵循以下原则:1.提高散热片的热传导效率要提高散热片的热传导效率,可以通过增加散热片的表面积,采用热导率较高的材料等方式来实现。
此外,还可以采用现代散热技术,如热管、热槽等,来增强散热片的热传导性能。
2.优化散热片的流动条件要优化散热片的流动条件,可以采用流道设计、壁面翅片等方式来提高流体在散热片上的流动速度和流动均匀性,从而增加散热片的散热效率。
3.考虑散热片的制造工艺和成本在散热片的设计过程中,还需要考虑到制造工艺和成本的问题。
散热片的制造工艺应简单、易于加工,以降低生产成本。
同时,还要合理控制散热片的尺寸和结构,以避免过多的废品和浪费。
综上所述,选择与设计散热片时,需要考虑散热片的材料、尺寸和结构、与散热器的匹配性以及散热片之间的铺放方式等因素。
散热器发展史—暖气片在中国的发展历史引言概述:散热器是一种用于散热的设备,广泛应用于暖气系统中。
暖气片是散热器的一种,通过传热面积大、传热效率高的特点,成为暖气系统中的重要组成部分。
本文将从散热器的发展史出发,探讨暖气片在中国的发展历史。
一、散热器的起源1.1 早期散热器早期的散热器主要采用铸铁材质,通过铸造成型,具有传热效率高的特点。
1.2 工业革命时期工业革命时期,随着工业化的进程,散热器得到了广泛应用,出现了更多种类的散热器,如蒸汽散热器、水散热器等。
1.3 现代散热器现代散热器采用了更多种材质,如铝合金、不锈钢等,具有更高的传热效率和更美观的外观。
二、暖气片在中国的引入2.1 外国暖气片的引入19世纪末,外国暖气片开始引入中国,成为富裕家庭和一些机关企事业单位的暖气系统的一部分。
2.2 暖气片的普及20世纪初,暖气片逐渐普及到一般家庭和公共建筑中,成为中国暖气系统的主要组成部分。
2.3 暖气片的改良随着科技的进步,中国暖气片经过多次改良,传热效率得到了提高,外观也更加美观。
三、暖气片的发展趋势3.1 绿色环保随着人们对环保意识的增强,未来的暖气片将更加注重环保,采用更环保的材质和工艺。
3.2 智能化未来的暖气片将更加智能化,可以通过手机App等方式进行远程控制和调节。
3.3 节能高效未来的暖气片将更加节能高效,通过优化设计和技术创新,实现更低的能耗和更高的传热效率。
四、中国暖气片行业的现状4.1 品牌竞争中国暖气片市场竞争激烈,国内外知名品牌纷纷进入市场,消费者选择面广。
4.2 技术创新中国暖气片企业不断进行技术创新,推出更加智能化、节能高效的产品,提升市场竞争力。
4.3 市场需求随着人们生活水平的提高,对暖气片的品质和外观要求也越来越高,市场需求不断增长。
五、展望未来5.1 智能化发展未来,中国暖气片将朝着更加智能化的方向发展,为用户提供更加便捷的使用体验。
5.2 绿色环保未来,中国暖气片将更加注重环保,采用更环保的材质和工艺,实现节能减排。
散热器发展史—暖气片在中国的发展历史引言概述:散热器是一种用于散热的设备,广泛应用于暖气系统、空调系统等领域。
在中国,暖气片是最常见的散热器类型之一,随着社会的发展和科技的进步,暖气片在中国的发展历史也日益丰富。
本文将从散热器的发展史入手,探讨暖气片在中国的发展历史。
一、散热器的发展史1.1 早期散热器的出现在古代,人们就开始意识到需要一种设备来散热。
最早的散热器可以追溯到古代罗马时期,当时人们使用石头或砖块来储存热量,并通过这些石头或砖块来散发热量,起到取暖的作用。
1.2 工业革命时期的发展随着工业革命的到来,人们对散热器的需求越来越大。
在19世纪,随着蒸汽机的发明和广泛应用,散热器也得到了进一步的发展。
当时的散热器主要以铸铁制成,形状简单,功能单一。
1.3 现代散热器的发展随着科技的不断进步,现代散热器的种类越来越多样化,材质也更加多样化。
现代散热器不仅可以用于取暖,还可以用于散热、降温等多种用途。
同时,现代散热器的设计也更加精美,功能更加完善。
二、暖气片在中国的发展历史2.1 早期暖气片的引入最早的暖气片可以追溯到清朝时期,当时的暖气片主要是从欧洲引进的。
这些暖气片主要以铸铁制成,形状简单,功能单一,主要用于宫廷和富贵人家的取暖。
2.2 民国时期的发展在民国时期,暖气片逐渐开始在一般家庭中普及。
暖气片的种类也逐渐丰富,材质也开始多样化。
同时,暖气片的设计也开始趋向于简约、实用。
2.3 当代暖气片的发展随着中国经济的不断发展和人民生活水平的提高,暖气片在中国的应用范围也越来越广泛。
现代暖气片不仅在家庭中广泛应用,还在商业建筑、工业厂房等领域得到了广泛应用。
同时,现代暖气片的设计和材质也更加多样化,功能更加完善。
结语:通过对散热器发展史和暖气片在中国的发展历史的探讨,我们可以看到散热器在中国的发展经历了从简单到复杂、从单一到多样化的过程。
随着科技的不断进步和社会的不断发展,相信暖气片在中国的发展历史还将继续丰富多彩。
散热材料哪种好
散热材料是用于散热的材料,广泛应用于电子设备、汽车、航天航空、工业设备等领域。
好的散热材料应具备良好的导热性能、耐高温性能、稳定性以及易于加工等特点。
以下是几种常见的散热材料及其特点:
1. 硅胶:硅胶是一种有机高分子聚合物材料,具有优良的导热性能和机械性能。
它具有良好的耐高温性能,可在高温环境下长期使用。
硅胶还具有较好的柔软性和可塑性,易于加工成各种形状,适用于各种散热部件的填充和涂覆。
2. 碳纤维:碳纤维是由碳元素构成的纤维材料,具有卓越的导热性能、强度和刚度。
碳纤维的导热性能优于金属,可有效地传导和散发热量。
此外,碳纤维还具有轻质、耐腐蚀、耐高温等优点,适用于高性能散热需求的场合。
3. 铜:铜是一种优良的导热材料,具有良好的导热性能和热传导能力。
铜的导热系数高,能够快速传导和散发热量,适用于高功率密度电子设备的散热。
同时,铜也具有较好的耐腐蚀性和稳定性,可长期使用。
4. 铝:铝是另一种常用的散热材料,具有良好的导热性能和导热系数。
铝的轻质特性使其成为散热器等散热部件的常用材料。
此外,铝还具有良好的加工性和可塑性,可以制成各种形状和结构,适用性广泛。
综上所述,散热材料选择应根据具体的需求和应用场景综合考
虑材料的导热性能、耐高温性能、稳定性和加工性等因素。
硅胶、碳纤维、铜和铝都是常见和优良的散热材料,根据具体需求和经济条件选择合适的散热材料可以有效提高散热效果,确保设备的正常运行。
Heat Sink 介绍Heat Sink介绍大纲介绍1.Heat Sink基本热传与设计概念2.Heat Sink各种制程优劣比较3.Malico能提供给客户的服务Heat Sink基本热传与设计概念为什么要散热1.据统计,电子组件的故障,有55%来自温度的影响,而电子组件的温度每1据统计电子组件的故障有55%来自温度的影响而电子组件的温度每提升2℃ ,其信赖性就下降10%2.为了维持产品的稳定性与可靠性,所以要散热。
热的产生:当输入的电能要转换成其它能量,例如灯泡,由于传输阻抗的关系,所以一部份转换成光能,剩下的变为热能发散掉热的三大传播方式传导(Conduction):静止物体之热传递,其利用分子间的碰撞来传递能量对流(Convection):分为(自然对流)与(强制对流)1.自然对流:流体因为密度的不同而引发流体本身的流动而带动能量2强制对流:藉由外加的动力来强制流体流动而传递能量2.强制对流:藉由外加的动力来强制流体流动而传递能量幅射(Radiation):无需介质的热传,另一说为藉由光子(Photon)来传递能量IC与Heat Sink的装置与传导方式•Tj:芯片接口温度•Tc:封装表面温度封装表面温度•Ts:接口材料温度‧Ta:外界温度‧R:热阻•Rjc:Tj到Tc的热阻值热阻公式解说重要公式: R= △T/P(必背)R(℃/W):代表热能通过的难易程度,称为热阻抗(Thermal Resistance) R(℃/W):代表热能通过的难易程度称为热阻抗(Th rm l R i t n)△T( ℃ ):温度差,一般定义为Tc至Ta的温度差P( W ):发热量,一般泛指IC的发热瓦数若将热传递与电学对照,有一相似的物理性质,都是由高处传递至低处,因此可以套用欧姆定义I= V/R I Q ; V △T ; 所以R= △T/Q可以套用欧姆定义I=V/R I~Q;V~△T;所以R=△T/QQ:热传量(单位时间内所能传递的热量,Watt)但一般Q值需经量测才可得知,所以在概略估算时,经常以已知的P来替代Q,所以般将公式解释成R △T/P所以一般将公式解释成R=△T/P上述的公式为初步估算Heat Sink所需的热阻系数,做为判定是否合用的运算标准散热片设计(1)标准散热片设计()Q=h*A*△Tmh:热传系数(对流时套用,需实验得知) A:总热传面积△Tm:有h热传系数(对流时套用需实验得知)A总热传面积△T有效平均温差由上述公式知道提升Q的方式有三:增加h;A或△Tm空气的h要增加或温差△Tm要增加是很困难的事所均所以一般均增加A也就是散热鳍片的高度及散热表面积尽量达到最大在强制对流的状态下,鳍片的几何形状需配合流场的条件,在自然对流下,形状影响不大,但几何尺寸及散热表面积却占了很重要的因素影响散热片的因素主要有两种1.本身的几何设计2.周遭环境的条件周遭环境的条件标准散热片设计(2) 1.本身的几何设计1本身的几何设计影响条件:鳍片-间距,高度,长度,厚度,排列形状,摆置方式间距:过大->散热表面积不足过小->流阻增加,热传性能下降过小流阻增加热传性能下降高度:过高->末端无散热效果不足->无法有效蓄热,热能传递不及,效率不佳长(厚)度:过长(厚)->造成蓄热过度现象,升高环境温度,效能降低长(厚)度过长(厚)造成蓄热过度现象,升高环境温度,效能降低过短(薄)->无法有效蓄热,热能传递不及,效率不佳经验:当间距与Fin的厚度比约为3:1时,效果最好经验:当间距与Fin的厚度比约为3:1时效果最好排列形状:平行状排列比交错状排列效果较好(约20%)摆放方式:垂直摆放比水平摆放佳(PIN FIN刚好相反)摆放方式:垂直摆放比水平摆放佳(PIN FIN刚好相反)标准散热片设计(3)标准散热片设计()2.周遭环境的条件影响因素:环境温度,密闭或开放空间,有无开孔,开孔位置,大小,形状环境温度低->温差越大,散热效果越佳环境温度低>温差越大,散热效果越佳开放空间比密闭空间散热容易->可产生对流开孔可以将密闭空间变成开放空间,可有效散热开孔的考量>位于对流有效区域开孔的考量->位于对流有效区域->风流所造成的噪音->整体机构的机械强度考量>对整体造型的视觉影响->对整体造型的视觉影响如何选择Heat Sink 需要有下列的条件,才能选择合适的Heat Sink需要有下列的条件才能选择合适的Heat Sink1.组件的最大散热量(发热瓦数,P)22.最高的环境温度(Ta)3.容许最大界面温度(Tj or Tc)4.系统限高(最好由芯片算起,不要从PCB)4系统限高(最好由芯片算起不要从PCB)5.底面积大小的限制(MAX)6.系统风流量(否则请告知“自然”或“强制”对流)7.要求热组值范围Heat Sink各种制程优劣比较一般Heat Sink所采用的大约有9种一般H t Sink所采用的大约有9种1. Machining (机械加工)2. Extrusion (挤制成型)g(压铸成)3. Die Casting (压铸成型)4. Stamping (冲压成型)5Skiving(切削成型)5. Skiving (切削成型)6. Inserting or Clamping (插入/夹持成型)7. Folding (折叠成型)7Folding(折叠成型)8. Metal Injection (金属射出成型)9. Forging (锻造成型)9F i(锻造成型)Machining(机械加工)优点:1.不需开模即可成型,省模具费2.几何形状不受限制缺点:1.厚高比仅1:6,加工时Fin的顶部易分岔2.前置与加工时间长,无法应付大量生产的需求2前置与加工时间长无法应付大量生产的需求3.机械加工的费用极高Extrusion(挤制成型)优点:1.模具费用低廉2.成品为一体成型,无热传递损失缺点:1.无法制作铜散热片2.厚高比目前极限1:23,往上有困难高极限,往有困难3.机械加工的费用极高4.Fin因制程呈现下宽上窄,风道变化易造成风压损失Die Casting(压铸成型)优点:1.成型不受几何形状限制1成型不受几何形状限制2.大量生产成本低廉缺点:缺点1.厚高比仅1:15散热总面积受限2.Fin因制程呈现下宽上窄,风道变化易造成风压损失3.低密度材质造成热传递损失4.内部砂孔造成机械加工麻烦5.仅能制作铝散热片6.高昂的模具成本Stamping(冲压成型)缺点:因是用焊接与底座接合,所以接处面的品质与热阻是最大的问题因是用焊接与底座接合所以接处面的品质与热阻是最大的问题Skiving(切削成型)优点:1.能做厚高比高的Fin1能做厚高比高的Fin2.铝与铜的散热片都能生产缺点:1.粗糙的加工面造成风压下降几何形状受极大限制2.几何形状受极大限制3.长时间冷热冲击,隐藏Fin与底部连接处断裂的危险Inserting or Clamping(插入/夹持成型)优点:1.大型散热片才会有模具成本1大型散热片才会有模具成本2.Fin的部份无材料损失3.高厚高比1:1003高厚高比1:100缺点:在夹持区域会有潜在的物理变化,会削弱热传递的效果Folding(折叠成型)缺点:接触面的品质是一个很大的问题g(折成)Metal Injection(金属射出成型)优点:无几何形状限制缺点:1.厚高比仅1:152.只能成型铜散热片尺寸公差控制是困难的3.尺寸公差控制是困难的4.软铜材质对后续机械加工很困难Forging(锻造成型)优点:1.体成型无接口热阻1一体成型无接口热阻2.厚高比可达1:1003.可成型纯铝/铜及合金或是崁铜设计4.Fin上下无变化,不会影响风的流动5.高密度组织增加热传效益6.与压铸相比散热面积更大与压铸相比散热面积更大7.Fin或pin一次成型不需二次加工400倍显微观察,各成型方式组织比较Spec.heat热传导率样品测试件外观V.(MJ /M3K)热扩散率(mm2/S)(W/m·K)±3%Al 356压铸2.37552.63125Al6063Al 6063挤制2.11983.95177.9Al 6063锻造2.37187.77203.3锻Spec.heat 热传导率(/)样品测试件外观V.(MJ /M3K)热扩散率(mm2/S)(W/m·K)±3% CU 1100锻造前3.17497.16308.4CU 110028331395锻造后2.833139.5395CU 1100MIM3.097108.3335.5。
就散热片材质来说,每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。
不过如果用银来作散热片会太昂贵,故最好的方案为采用铜质。
虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。
目前常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。
铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。
而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。
有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。
从制作工艺分类:1.铝挤式散热片铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场,铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后,在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具,作出散热片初胚,然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。
铝挤散热片的成本低,技术门槛要求也不高,不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1:18,所以在有限的空间内很难提高散热面积,故铝挤散热片散热效果比较差,很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。
2. 塞铜式散热片目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种,而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。
塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的,将铝挤型散热片加热后将铜芯塞入其中,最后再进行整体的冷却。
由于没有使用第三方介质,塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻,不但保证了铜铝结合的紧密程度,更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。
这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错,是目前市场上的主流散热片类型。
3. 压固法也就是将众多的铜片或铝片叠加起来,然后在两侧加压并将其截面进行抛光,这个截面与CPU核心接触,另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。
压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多,而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触(或靠近),而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触,彼此之间的热量传导损失也会明显降低,正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片,这种散热器的散热效果往往不错,重量则比传统的散热器要轻的多。
4. 锻造式散热片锻造工艺就是将铝块加热后利用高压充满模具内而形成的,它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上,厚度1mm以下,能够在相同的体积内得到最大的散热面积,而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。
但锻造时,因金属的塑性低,变形时易产生开裂,变形抗力大,需要大吨(500吨以上)位的锻压机械,也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高,连许多超频发烧友都无福消受。
5. 接合型散热片由于传统铝挤型散热片无法突破鳍片厚度和长度的比例限制,故而采用结合型散热片。
这种散热片是先用铝或铜板做成鳍片,之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。
结合型散热片的特点是鳍片突破原有的比例限制,散热效果好,而且还可以选用不同的材质做鳍片。
当然了,缺点也显而易见,就是利用导热膏和焊锡接结合鳍片和底座会存在介面阻抗问题,从而影响散热,为了改善这些缺点,散热片领域又运用了2种新技术。
首先是插齿技术,它是利用60吨以上的压力,把铝片结合在铜片的基座中,并且铝和铜之间没有使用任何介质,从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接,从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端,大大提高了产品的热传到能力。
第二种是回流焊接技术,传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题,而回流焊接技术就是对这一问题的改进。
其实,回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同,只是使用了一个特殊的回焊炉,它可以精确的对焊接的温度和时间参数进行设定,焊料采用用铅锡合金,使焊接和被焊接的金属得到充分接触,从而避免了漏焊空焊,确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密,最大限度降低介面热阻,又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度,保证所有焊点的均匀,不过这个特殊的回焊炉价格很贵,主板厂商用的比较多,而散热器厂商则很少采用。
6. 切削式散热片相对于铝挤型散热片,切削工艺解决了散热片的鳍片厚长之比的限制。
切削工艺是利用特殊的刀具将整块材质削出一层层的鳍片,这种散热鳍片可薄至0.5mm,而且散热片的鳍片和底座是一体的,因而就不会出现界面阻抗的问题。
不过这种切削工艺在生产的过程中废料多和量品率低的影响使得成本居高不下,故而切削工艺主要偏向铜制散热片。
7. 可挠性散热片可挠性散热片是先将铜或铝的薄板,以成型机折成一体成型的鳍片,然后用穿刺模将上下底板固定,再利用高周波金属熔接机,与加工过的底座结合成一体,由于制程为连续接合,适合做高厚长比的散热片,且因鳍片为一体成型,有利于热传导之连续性,鳍片厚度仅有0.1mm,可大大降低材料的需求,并在散热片容许重量内得到最大热传面积。
按照材质分类1、纯铝制散热片这种散热片是目前使用率最高的散热片之一,整体采用纯铝制造。
铝,作为地壳中含有量最高的金属,成本低和热容低是其主要特点,虽然吸热慢,但放热很快,散热效果跟其结构和做工成正比,散热片数越多、底部抛光越好,散热效果越好,但也受其制造工艺上的制约,一般采用铝挤压式制造工艺的散热器凹槽的最小间隔只能做到1.1毫米。
散热原理也是最简单的:利用散热器上的散热片来增大它与空气的接触面积,再利用风扇来加速空气流动从而带走散热片上的热量。
这种散热片的价格也是最低的,跟以下几种散热器相比散热效果最差。
图一:纯铝制散热片2、纯铜制散热片这种散热片跟铝制散热片唯一的区别就是材质换成了纯铜,因为铜跟铝相比有个先天的优点:热传导效能为412w/mk,比铝的226w/mk提高了将近1倍,但铜也有个先天的缺点:热容太高了,也就是说这种散热片吸热快但放热慢,热量在铜片中的物理沉淀非常多,需要配合大功率高转速的风扇,才能达到理想的效果。
由于铜具有良好的韧性,制造工艺上比铝容易多了,有折页式、插齿式等,散热片的密度可以比铝制的做得更高,散热面积也相应更大,这些都可以弥补其热容高所导致散热慢的不足,但纯铜的单位成本和制造成本比铝高很多,直接导致这种散热片的价格居高不下,虽然价格高,但散热效果比铝制的要好多了。
图二:纯铜制散热片3、纯银制散热片这种散热片的材质采用了吸热快放热也快的纯银,银的热传导效能为432w/mk,比铜略高,但其热容很低,热量在银质散热器体上的物理沉淀少,仅相当于铝的水平,也就是说银制的散热器是集合了铜和铝各自的优点于一身,拥有铜的快速导热性及铝的快速放热性,散热效果非常好,唯一的缺点就是价格高,众所周之,由于银的密度比较高,一个小小的散热片需要几百上千克的银,ALPHA公司著名的PAL7088T纯银制散热器,其中散热片采用1300克纯银,不含风扇的价格就高达15600元,如果配合ALPHA的CTT8450液态轴承马达全自动温控风扇,总价已经超过20000元了,这种离谱的价格实在是非一般人所能接受的。
图三:纯银制散热片4、嵌铜式铝制散热片这种散热器可以说是用经济实惠的方式解决了铜和铝的矛盾关系——中间嵌铜块的铝制散热片,用铜块跟CPU接触,利用铜的快速吸热性来吸取CPU的热量,再利用铝的快速放热性来释放铜块上的热量,这样做散热效果要好于单一的纯铜或纯铝散热片,但还远远不及纯银的效果,原因很简单:嵌铜散热片的制造过程是利用热胀冷缩的原理,将铝制散热片加热到一定的温度后,再把事先准备好的铜块嵌进去,等铝的温度下降后,收缩就把铜块紧紧地包在了一起,但是铜和铝不能做到100%的接触,所以在热传导效能方面会受到一定的影响,但优点是价格便宜,基本上几十元钱就能买到,比起动辄上百元的纯铜散热片来说,既经济实惠,且效果又好。
图四:嵌铜式铝制散热片5、压铸铜式铝制散热片这种散热片乍看外表颇似嵌铜散热片,底座上也有一块铜,但不一样的地方是:这种散热片上的铜块并不像嵌铜散热片那样是利用热胀冷缩的原理嵌进去的,而是使用了最先进的压铸技术,可以说是完全的无缝连接,所以在铜块与铝座的连接线上,无论怎么看,怎么摸,都绝对感觉不到任何缝隙,从根本上保证了铜块与铝座之间的热传导性,因此,具有超强的散热性能。
典型的例子就是曾经被媒体封称为“地球上最强风冷散热器”的ALPHA PAL8045T。
当然,由于制造复杂做工精细,一般采用这种工艺制造的散热器价格颇高,ALPHA PAL8045T不带风扇的散热片,其价格就要420元了,价格是比较昂贵,但散热效果极佳。
图五:压铸铜式铝制散热片6、热管散热系统这种散热系统与上述的散热片不同,上述的散热片是利用金属的热传导性能将热量从散热面积小的CPU表面传递到散热面积大的散热片上,因此,其散热性能取决于制造这个散热片所采用的材质。
热管散热系统并不是利用金属的热传导性能来导热的,而是利用在密闭的铜管内液态介质的蒸发及冷凝过程传递热量的,由于液态到气态及气态到液态的转化,分别需要吸收及放出大量的热,所以热管传递热量的效率很高,导热系数比单一金属材质要高出几个数量级。
具体请看图六:图六:热管散热器的原理图原理是:在密闭的铜管中抽真空并填入沸点较低的液体,当铜管的一头温度升高时,这段铜管里面的液体就会受热而汽化,并依靠铜管内部两端的蒸汽压力差而向另一端移动,由于另一端的温度较低,气体移动到这里时,遇冷液化并反向流回,这个反向的流动依靠热管内壁丝网结构提供的毛细泵力进行的,我们知道,当液体变成气体时是要吸收大量的热,而当气体变成液体时会放出大量的热,热管就是利用这个原理来传导热量的,典型的例子就是图示的TT SP-94纯铜热管散热器。
图七:热管散热器散热片的应用方式散热片的应用方式散热片的选用,最简单的方式是利用热阻的概念来设计,热阻是电子热管理技术中很重要的设计参数,定义为R=ΔT / P其中ΔT 为温度差,P 为晶片之热消耗。
热阻代表元件热传的难易度,热阻越大,元件得散热效果越差,如果热阻越小,则代表元件越容易散热。
IC 封装加装散热片之后会使得晶片产生的热大部分的热向上经由散热片传递,由热阻所构成之网路来看,共包括了由热由晶片到封装外壳之热阻Rjc,热由封装表面到散热片底部经由介面材料到散热片底部之热阻Rcs,以及热由散热片底部传到大气中之热阻Rsa 三个部分。
Rjc 为封装本身的特性,与封装设计有关,在封装完成后此值就固定,须由封装设计厂提供。
Rjc=(Tj-Tc) / PTj 为晶片介面温度,一般在微电子的应用为115℃~180℃,而在特定及军事的应用上则为65~80℃。
Ta 的值在提供外界空气时为35~45℃,而在密闭空间或是接近其他热源时则可定为50~60℃。
Rcs 为介面材料之热阻,与介面材料本身特性有关,而散热片设计者则须提供Rsa 的参数。