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散热片1_图文_百度文库

作者:番摊游戏官网 日期:2020-11-07 16:30

  電腦系統 ATX - New Baby AT Form Factor ATX 由 Intel 在 1995 ?提出,其寬?為 12 英寸,長?為 9.6 英寸,為目前 個人電腦的標準平台,所謂平台是指有一定的外型,主機板及電源供應器等都有 一定的規定,以使各廠所設計生產的電腦?組件能相容組合 BTX - Balanced Technology extended BTX是“Balanced Technology Extended"的縮寫,取代ATX重新定義PC系統的主機 板和機箱的架構,傳輸介面與散熱方面的改進是它的重點。 1 提供?高的散熱效?,重新設定?件的佈局,使機箱內部的氣?運動?暢通 2 支持窄板設計,製造商可以製造出體積緊湊、視覺觀感一?的桌面系統 3 主板的線?設計和介面使用新技術,?如Serial ATA、PCI Express等 4 主板的安裝?簡?,機械性能也經過優化設計。 BTX所面對的是未?個人電腦的標準平台,而它將決定未?桌面PC的主?架構 ATX M/B CPU SOCKET CPU COOLER AGP PORT VGA CARD VGA COOLER ?橋晶片 CHIP COOLER BTX M/B CPU SOCKET CPU COOLER PCI/E PORT VGA CARD VGA COOLER ?橋晶片 CHIP COOLER CPU COOLER P5 ATX P5 BTX P4 FMB2 Athlon XP VGA COOLER NV40 COOLER NV30 COOLER ABIT OTES (Outside Thermal Exhaust System) Gainward Coolfx (Water cooling) Zalman ZM80A-HP 鋁擠型散熱片 鋁擠型製程是將鋁擠型錠預熱至 520~540℃後,在高壓下?經 400℃的擠型模具, 擠出?續平?溝槽的散熱片初胚,再二次加工,將條?初胚裁剪、剖溝成散熱片。 鋁擠型散熱片具有資本投資與生產成本適中、技術門檻低、模具費低和開發期短 等優點。 其使用的鋁擠型材?主要為 A 6063,具有?妤的熱傳導?(I60~180w/m.K)與加工 平整?,因此是目前最被廣為使用的散熱片製程。 ?過鋁擠型亦有其製程能?上的限制: 一、形?較單純,缺乏變化與新穎性。 二、散熱鰭片(Fins)之細長比有其限制(20),無法在有限空間下大?提高其散熱 表面積與?低熱阻值。 因此隨著電子元件散熱功?愈?愈高,鋁擠型散熱片的空間受到壓縮,需進一步 尋求技術與材?上的突破。 另一方面,鋁擠型散熱片在市場上已被定位為屬低技術層次與低價位的產品,獲 ?空間較有限。 上圖即鋁擠壓的模具。鋁擠壓工藝所採用的材?通常為 A6061 或 A6063,加工 過程中,將鋁合?原錠加熱至約 520~540℃,?用機械加壓,?鋁液?經模具 鋼製成的擠型模具,在模具退場門處對鋁液進??卻,使之迅速凝固,成為具有 ?續平?架構的散熱片初胚 鋁壓鑄散熱片 壓鑄製程是除?鋁擠型外,另一個較常被用?製造散熱片的製程,它是將鋁錠溶 解成液態後,?用壓鑄機將鋁液快速充填入?屬模穴內,而直接成型出散熱片。 壓鑄型散熱片因可作成複雜形?,可搭配風扇的氣?方向而設計出具導?效果的 散熱片,並能做出薄且密的鰭片,以增加散熱面積,因此普遍被用於較受空間限 制的筆記型電腦上。 對壓鑄型散熱片而言,較常用的壓鑄合?為 ADC 12、ADC 6,其壓鑄成形性相 當?好,適合做薄鑄件,但其熱傳導?(K)較差,約為 96w/m.K,比鋁擠型用材? A 6063 差很多。因此近?國內有許多系統廠和散熱模組均以 A 1070(99.7%Al)純 鋁??進?設計及壓鑄,?過,事實上以純鋁壓鑄仍存在一些問題。 一、表面?紋和氧化渣太多。 二、內部微縮孔偏高,?低實質熱傳導?(K200W/m.K)。 三、壓鑄模具?受鋁液侵蝕,模具壽命較短。 四、成型性較差,?適合薄肉件。 五、材質較軟,?發生變形。 改?式壓鑄(Modified Die Casting) 改?式壓鑄散熱片製程事實上是一般壓鑄原?延伸,它的最大特色是將許多細密 的沖壓鰭片(鋁板片/銅板片)先插入在一?有微小間隙(線?割成)的?屬心內,壓 鑄前將此?屬心置入模具內,再?用鋁液快速充填入?屬模穴內,進而將插入之 鰭片與散熱片底板結合在一起。 缺點是將鰭片插入?屬心內相當耗時,無形間增加人工成本.並影響其?產性。 國內目前已有廠商設法開發自動插入裝置,以克服?產之間題。 鍛造製程(Forging) 鍛造型散熱片製程係經精密的風道設計後,於模具上開具適當的鰭片排?,再將 鋁塊加熱至?伏點後,於模穴內?用高壓使鋁材充滿模穴而形成鰭片。 優點為鰭片之高?可達到 50mm 以上,厚?可薄至 1mm 以下,且鰭片之高?對 間隙比可達到 20 倍以上,因此可於相同的體積內得到最大的散熱面積,且整體 重?亦相對減少,達到最經濟之效益。 鋁合?和鎂合?均很容??用鍛造?作成散熱片,所需的鍛造機壓?至少在 500 噸以上。 鍛造散熱片最容?發生的間題是材?在鍛造模穴內由於底板厚?與鰭片厚?有 明顯之肉厚差,當塑性?變時會出現頸收現象,而使散熱片容?出現鰭片高?? 均的現象。另外,鍛造模具費用相當高,因此通常散熱片?大才考慮用鍛造製程, 否則成本太高。 日本 Alpha 是當今世界上以鍛造生產散熱片技術最先進、最有名的公司,其散熱 片之細長比高達 50 倍以上,且形?相當多樣。 刨床式製程(Skiving) 刨床式製程是一相當特別的散熱片製程,它的做法是先以擠型方式做出長條?帶 有凹槽的初胚,隨著?用一特殊的刀具將初胚削出一層層帶點彎曲的鰭片出?, 散熱片鰭片厚?可薄至 0.5mm 以下,同時鰭片與底板是一體成型的,沒有界面 阻抗的間題,因此具有高鰭片密?、高散熱片面積與高熱導性之特點。 日本的 SHOW Aluminum Corporation 是採用刨床式製程生產散熱片?史最悠久的 公司。 ?屬粉末射出成型(MIM)製程 ?屬粉末射出成型(MIM)製程應用在散熱片製造上是最近的發展,這主要著眼於 有些高熔點、高熱傳導的材?,如 Cu、Cu -W,??用上述幾種製程子以一體成 型,因而才考慮到用?屬粉末射出方式,直接作成散熱片型式之初胚,接著再? 用高溫燒結成具有強?與高密?的成品。這種製程的優點是可以將高熱導的銅粉 末直接一體成型出高效能的散熱片,頗適合用在高發熱密?並受限於空間限制的 電子元件上。 機槭加工製程(Machining) 機械加工式散熱片,簡言之即是直接將?屬材?加工成具有鰭片間隙的散熱片型 式。 通常是在 CNC 機台上以 Gang-Saw 刀具?加工製造散熱片,這種刀具有多重精密 排?的鋸?。這種製程雖然在加工過程中?造成鰭片損害和變形問題,需要進一 步整形,同時產生大?廢?與材?耗損,而較?具生產性,?過由於可適用於高 性能散熱片的製造上,如銅散熱片加工,且容?自動化,因此未?仍有其可發揮 的空間。 沖壓 沖壓所用設備為沖床,?用安裝在沖錘底端的模具對板材進?沖?,可用於各種 厚?片??屬材?的加工,?如風道式散熱片所採用的細薄鰭片、部分嵌銅散熱 器所採用的銅板 帶有特定缺口與孔位的導?罩 保護罩等的雛型均為沖壓而成 、 、 。 折? 折?用於將 A1050 鋁合?沖壓而成的單體薄鰭片組合成密集平?鰭片的加工工 藝,具體方法為︰在成形時,鰭片的邊緣保?有一小段特別設計的凸出部分,將 鰭片固定在定製的模具中,將凸出部分彎折並互相鎖合,成為排?整齊的平?鰭 片。 採用折?工藝的另外一個目的則是補償鰭片與吸熱底的後續?接 (通常為 焊結 合)所產生的介面阻抗。細薄的平?片?鰭片與吸熱底的?接面積較小,同時考 慮到?接面的實際接著?與介面阻抗,吸熱底與鰭片間的熱?傳導可能成為散熱 片整個導熱?徑中的瓶頸。因此,折?工藝會在鰭片將與吸熱底?接的一側?出 一道折邊,彎折鎖扣後組合為一個相對平整的表面,即每片鰭片都增加?一個 “較寬"的底面,側視成為“L"形。如此一?,熱?由吸熱底透過?接面傳導 到單個鰭片的“底面"上,再由內部傳導到實際散失熱?的直?部分 焊接 目前散熱片加工中所採用仍然主要是迴焊,即採用熔點較母材低的焊?填充母材 間的空隙,透過某種模式加熱焊接部位至一定溫?,?焊?熔化,填充母材間的 空隙,?卻後即可結合為一體。 從接觸式傳熱到電磁感性加熱,從火焰噴槍到?射器,從電弧到熱風,焊接技術 的迅速發展推展著新工藝的?斷出現,?其成為?一門相當有深?與廣?的專業 學科,所涉及的訊息絕非三言?語就可?明。 散熱片加工中最常用的焊接模式為回?焊- reflow soldering,又稱再?焊。根據 它的名字可能?容??解焊接過程──透過重新熔化(即再?)預置於母材之間 的膏?軟焊?,實現母材間的軟焊。它主要的工藝特徵是︰用焊劑將要焊接的? 屬表面淨化(去除氧化物) ,使之對焊?具有?好的潤濕性;供給熔融焊?潤濕 ?屬表面;在焊?和焊接?屬間形成?屬間化合物;可以實現微焊接。回?焊的 大致工序為︰SMT 在?屬板(吸熱底)上自動印刷錫膏-吸熱底與鰭片定位-進 入回?焊機-經過精確控制溫?曲線的多道加溫工序-熔化焊?,潤飾母材-經 過精確控制溫?曲線的?卻工序-拆卸成品-超音波清洗。 對於一些由於某種限制(?如熱管的溫?限制)?適合採用回?焊工藝,又需要 焊接結合的散熱片則可採用電阻焊。即?用母材接觸面和焊?相對較高的電阻, 短時間透過大電?,?接觸面與焊?集中產生大?熱?,熔化焊?,達到焊接的 目的。 散熱器採用焊接模式結合存在的最大問題就是焊著?。融化後的焊?作為?接? 者的介質 是熱?傳導過程中必須透過的一道屏障 自然希望它的熱傳導阻抗 , , (即 介面阻抗)越小越好,在??換材質的情況下即焊著?越高越好。 上圖中?色的結合區以外都是熱阻抗很大的??焊接區。為?獲得較高的焊著 ?,就需要 SMT 印刷的錫膏?加均勻,接觸面?加平整,還應在焊接過程中施 以相當的壓?。 壓固+?絲鎖合 目前市場上存在??採用壓固+?絲鎖合結合工藝的產品,但其原?可歸為一 ?。此工藝的加工過程為︰將經過表面預處?的鰭片或鰭片與吸熱底定位,?用 較大的壓??它們緊密的結合在一起,再以?絲貫穿它們,於另一測用?母鎖 緊,?其維持此種緊密結合的?態。 插尺 AVC 近?間研發出?的一種片-底結合技術,加工過程為︰將底板?削出平?的 細小凹槽,並在槽間沖壓出密集的小坑,為凹槽中插入鰭片后的形變預?一定空 間,再?用 60 公頓以上的壓?將已經成形的鰭片插入凹槽之中,插入深?可達 2mm 左右,把鰭片固定在底板之中。 採用插尺工藝結合的吸熱底與鰭片間沒有其它介質,完全靠?屬的應?結合,經 過預處?的接觸面由於巨大的壓?而可獲得原子級的結合,保證低阻抗的同時, 還獲得?較可靠的機械性能。 插指 製造過程也與插尺工藝?似,?用巨大的壓?將鰭片插入底板上預?的位置,? 同之處在於鰭片的形?由片?改為?柱?。 將插指工藝加以改變,Swiftech 創造出?自己的專?技術──?紋插指。採用? 紋插指工藝的鰭片在圓柱?的基礎之上增加??紋架構,加工過程中,鰭片?是 直線的插入底板中,而是?用?紋架構旋入。此種插入模式?需要普通插指那麼 大的壓?,?低?對設備與材?的要求,而且鰭片與底面間可獲得?大的?接面 積。 嵌銅 ?用熱脹?縮原?的機械結合模式,主要用於鋁擠壓鰭片嵌銅。 如果鰭片,包括一部分吸熱底都可採用成熟、?價的鋁擠壓工藝,又希望與發熱 設備結合部位具有較大的熱容?,嵌銅工藝就是最好的選擇,目前主要採用的則 是嵌銅技術。加工過程大致為︰在鋁擠壓成形的散熱片底部保?出一部分空間, 將之加熱到一定溫?,?其保?空間因熱膨脹而擴大,趁機嵌入尺寸、形?合適 的銅棒或銅板;?鋁質鰭片迅速?卻,體積縮小後套緊嵌入的銅件。 基於此種原?,目前常用的嵌銅模式有?種︰ 1、典型鋁擠壓鰭片嵌入銅板(板材沖壓或銅柱剪?而成) 。鰭片本身與典型鋁擠 壓散熱片相同,只是吸熱底較薄,改為在對應發熱設備的位置?削出一定空間, 嵌入銅板。在鋁擠壓鰭片與嵌入銅板間以導熱膏填充空隙,因此鰭片後面多?有 平衡氣壓與注射導熱膏的小孔。嵌銅目的主要為?增大吸熱底熱容?,增強瞬間 吸熱能?,而對導熱與散熱效果增益?大,甚至可能由於結合工藝欠佳,增大介 面阻抗,反而?低性能。 2、放射?鋁擠壓鰭片嵌入銅柱。鰭片本身即為嵌入銅芯而設計,中心?有圓孔, 可嵌入具有一定高?的銅柱。結合面?使用其它介質,完全依靠鰭片緊縮的應? 與銅柱結合。嵌銅的目的除?大幅增加(依銅柱尺寸而定)散熱片的瞬間吸熱能 ?外,還借助於銅材?好的熱傳導能?,將吸收的熱??直接的傳導到鋁質鰭片 上部,有效?用鰭片表面積,對導熱與散熱效果都有增益。 熱縮嵌銅工藝中加熱鋁質鰭片的方法非常重要,既要溫?夠高,熱膨脹夠多,又 要加熱時間短,防止鰭片軟化變形。常用的加熱模式有三種︰ 1.熱風──透過高溫空氣加熱鰭片,速?差強人意。 2.紅外線──與微波?同一原?,透過紅外電磁波??屬原子振動而發熱,速? 快,被廣為採用。 3.高周波技術──即?用高速變化的磁場在?屬內所產生的環形感應電?的熱 效應?為鰭片加熱,速?快、精?高。Tt 的火星 6 就使用?高周波技術。 各種散熱片製程之優缺點比較 材?種? A6063 材?製程 鋁擠型(Extrusion) 優點 成本低?開發期短 缺點 細長比20 形?單純 A1070、ADC12、DM3、壓鑄(Die Casting) A356、A6061、Cu 同上 改?式壓鑄 (Modified Die Casting) A1xxx、A7xxx 鍛造(Forging) 可作複雜形?散熱面積大?產性佳 開發成本高開發時間長模 具費用高 可插入超薄的 Al]或 Cu 鰭片 ?產性較差有界面阻抗問 題 材?緻密高、高細長比、可變化形?糢具費用較高需二次加工 Al、Cu 接合型(Bonded Fins) 高細長比重?輕、散熱面積大?同材 有界面阻抗、可靠?較差 ?之接合 Al、Cu 折彎型(Folded Fins) 高細長比、重?輕、散熱面積大、可 界面阻抗大、形?單純、製 接合?同材? 程多、?產性較差 材?損耗化、?產速?慢 Al、Cu A6063、Cu Alloy 機械加工型 (Machining) 容?自動化、適合銅散熱片 刨床(Skiving) 散熱片面積大底座與鰭片一體成型 鰭片無法太高、限於單純之 重?輕 形? 原?成本比較昂賁、??較 其它製程低 Cu、Cu -W ?屬粉末射出 一體成形、適用於銅合? 熱阻基本常? 熱其實是能?的一種,就像位能、電能一樣,所以我們常稱為熱能或熱功?。熱 功?就是以熱的型式存在的能?,一般所使用的單位為瓦特(Watt)。 我們?一顆CPU 的功?為50W,意思就是指這顆CPU 的所發出的熱能為50W, 亦即為每秒鐘有50焦耳的熱產生。 而熱傳的意思可以?是熱能?的傳遞,在探討熱傳問題時我們常?有多少熱?從 甲處傳到乙處,也就是?有多少熱?從CPU傳到環境空氣。 熱能?在?同溫?的物體間傳導就像電?在導線內?動,種種的熱傳物體就像電 阻,我們稱之為熱阻,熱能??過熱阻後所造成的溫?差就像電壓差。 表示公式如下︰ ΔV(電壓差)= I(電?)x R(電阻) ΔT(溫?差)= I(熱功?)x R(熱阻) 熱阻的單位為(℃/W)。 以CPU cooler 為?,CPU 產生的熱能Q,經過cooler 的熱阻R ?到環境,在熱阻 的?端(一端為CPU 表面,一端為環境空氣)所形成的溫?差即為ΔT。 因此要使CPU 溫??低,也就是要讓ΔT ?低,則COOLER 的熱阻R 應該越低 越好。 熱阻基本問題 問題︰ CPU 散熱需求設定為50W,系統環境溫?為45℃,CPU 核心溫?希望在90℃以 下,需選擇何種CPU COOLER 才能符合散熱需求? 公式︰R = ΔT/ Q CPU 散熱功?Q =50(Watt) CPU 表面到環境空氣的熱阻Rca (℃/W) CPU 核心到CPU 表面的熱阻Rjc (℃/W) CPU 表面到H/S 底面的熱阻Rcs (℃/W) CPU 表面到散熱片的熱阻Rcs (℃/W) H/S 底面到環境空氣的熱阻Rsa (℃/W) CPU 表面溫?Tcase (℃) CPU 核心溫?Tjunction (℃) 散熱片底面溫?Ts (℃) 系統環境溫?Tambient (℃) R= Rjc+Rcs+ Rsa = (Tjunction-Tcase)/ W + (Tcase-Ts)/ W + (Ts-Tambient)/W = (Tjunction-Tambient)/W = (90℃-45℃)/ 50(Watt)= 0.9(℃/W) Rjc為CPU封裝等原廠條件所決定,假設Rjc為0.3(℃/W) Rcs為介面面積、材質與扣具磅?等條件所決定,假設Rcs為0.1(℃/W) 則必須COOLER的熱阻Rsa應小於 0.5(℃/W)才能符合要求 熱傳導 所有形態的物質都會有熱傳導。以氣體而言,高溫的氣體分子運動速?比低溫氣 體快,較快速運動的氣體分子藉由碰撞低速分子把能?傳遞給它們,於是熱?由 高溫側傳遞至低溫側,這種過程即為熱傳導。 以固體而言,由於分子的運動局限在晶格內,熱傳導途徑可分為振動傳遞與自由 電子傳遞,後者也就是導電體的導電?子,這也就是為?麼大部分的導電體如 銅、銀,也是?好的導熱體。 熱傳導公式如下︰ ΔT= QL/kA=QR ΔT 為溫?差(℃) Q 為熱功?(W) L 為距?(m) A 為截面積(m2) k 為熱傳導系?(W/℃m) R 為熱阻(℃/W) 各種物質均有K 值,K 值通常是溫?的函?,氣體與液體之K 值一般隨溫?升 高而增加,固體則?一定。一般CPU 散熱由於溫?變化?大,K 值可視為常?。 材? 銀 銅 鋁 A6063 ADC12 A1070 A1050 鑽石 熱管 熱傳導系? 429 W/mK 401 W/mK 237 W/mK 201 W/mK 96 W/mK 226 W/mK 209 W/mK 2000 W/mK 50000~200000 W/mK 熱對? 熱對?是專對?體(氣體與液體)而言,由於?體的?動,而將熱?帶到其他地方 的一種熱傳模式。 熱對?的產生有?種模式,一種是?體本身受加熱而產生的?穩定氣?,另一種 是外界強加的對?。前者稱為自然對?,後者稱為強製對?。 自然對?的產生是因為熱脹?縮的原?,?體遇熱膨脹之後密?變小,因此向上 升,而上方的密?較高的??體則向下沉,形成熱對?。 強制對?為相對於自然對?而言,只要造成對?的原因?是加熱所引起的,就稱 為強制對?。在大部分的散熱問題中,自然對?與強制對?是同時存在的。 Cooler的散熱主要為強制對?,又分為主動式強制對?和被動式強制對?。 Cooler 散熱器本身即能產生強制對?者(散熱片加裝風扇),稱為主動式強制對 ?。Cooler 散熱器本身無法產生強制對?,而由系統或外界提供強制對?者(只 有散熱片),稱為被動式強制對?。 熱對?的問題是三種型式的熱傳中最麻煩的,因為它牽涉到?場的運動。 以下介紹最基本的平板散熱模式,做為?子。 當一均勻氣?以速?Vo、溫?To ?經一溫?為Tp 之加熱板時,加熱板的表面 會形成邊界層,在邊界層之外的空氣速?和溫?仍為Vo、To,並未受到加熱板 的影響,而在邊界層內,速?會慢慢由Vo ?至0,溫?會由To 升到Tp。 速?邊界層與熱邊界層並?會一致,因為物?特性?同,此處只探討熱邊界層。 在熱邊界層內,均勻?場4m/s層?平?於平面,熱?由面積1x1 in^2的加熱平板 傳到空氣中,其公式如下︰ Q= h*(Tp-To)*A Q 為熱功?(W) A 為表面積(m2) h 為對?熱傳系?(W/℃-m2) Tp 為板面溫?(℃) To 為空氣溫?(℃) h= 0.592(k/L) (ρVL/u)^0.5 k= 6.7x10^-4 W/℃- in ; ρ= 4.3 x 10^-5 b/in^3 ; u = 1.04x10^-6 b/in-0.592*(6.7x10^-4 W/in-℃ / 0.5 in)*(4.3 x 10^-5 b/in^3 * 4m/s * 0.5in / 1.04x10^-6 b/in-s)^0.5 = 0.592 * 3.35x10^-4 W/in^2-℃ * 57= 0.452 W/in^2-℃ Q= h*(Tp-To)*A = R= (Tp-To)/Q=1/h*A = 1/ 0.452 W/℃= 2.2℃/W h 值與k 值?同,k 值是物體的性質,同一種物體在固定的溫?下有一定的k 值,而h 值是?場的特性,即使是空氣,風速?同,h 值也就?同。 h 值通常是V 和T 的函?,而?場型式?同,h 函?也會?同。 h 值有實驗統計出?的,也有??推導出?的,常?的h 值已?表可查。 一般??,?場越?,熱邊界層就越薄,h 值就越大;強制對?又大於自然對?。 熱?射 熱?射是一種波長大約在遠紅外線區的電磁波,藉由發射與吸收電磁波的模式? 傳遞熱?。 嚴格地?,所有的電磁波都是在傳遞能?,但熱?射所指的?射通常是專指在遠 紅外線區及其波長稍長的區域內的電磁波。熱?射是?需要介質的,可以在真空 中傳遞。而一般電腦散熱的溫?很低,所以熱?射的?可以忽??計。 其公式如下︰ Q= p*(Ta4-Tb4)*A Q 為熱功?(W) A 為發熱體表面積(m2) Ta、Tb 為發射體與吸收體的溫?(℃) p 為常? Al, Polished Al, Tarnished Al, Anodized Cu, Polished Cu, Tarnished 0.05 0.1 0.7~0.95 0.06 0.25~0.7 散熱片應用問題計算 CHIP 散熱需求設定為10W,系統環境溫?為45℃,系統風速為1m/s,CHIP 表面 溫?希望在100℃以下,需選擇何種HS 才能符合散熱需求? 公式︰Q= h *ΔT * A CHIP 散熱功?Q =10 (Watt) HS 表面積A (m2) 對?熱傳系?h (W/℃-m2) HS 和空氣溫升ΔT (℃) h 值因??推算故一般以實測為主,散熱片製作規格時應測繪出風速-熱阻曲 線,以方?運用。 如上圖之散熱片在風速1m/s 的均勻?場?態下的熱阻為3.5℃/W CHIP 的溫?= 環境溫?+ 溫升= 45(℃)+3.5(℃/W) * 10(W)= 90℃ 100℃ 故此散熱片能符合要求。 系統風扇散熱問題 系統散熱需求設定為25W,室溫為25℃,系統內部溫?希望在45℃以下,需選擇 何種系統風扇才能符合散熱需求? 公式︰Q = m * Cp *ΔT 散熱功?Q =Thermal design power(Watt) 每秒空氣??F,1(CFM) = 4.72x10-4 (m3/s) 空氣密?ρ= 1.18 (kg/ m3 ) 每秒空氣質?m =ρ* F(kg/s) 空氣比熱Cp = 1005 (J/kg*℃) 內外溫升ΔT = Toutlet- Tinlet(℃)= 20(℃) Q = m * Cp *ΔT =ρ* F * Cp *ΔT 25(Watt) = 1.18(kg/ m3 ) * F * 4.72x10-4 (m3/s) * 1005(J/kg*℃) * 20(℃) F = 25(Watt) /[1.18(kg/ m3 ) * 4.72x10-4 (m3/s) * 1005(J/kg*℃) * 20(℃)] = 2.233(CFM) 計算出?最少需要2.233 CFM的風?,再依此比較風扇性能曲線圖與系統阻抗曲 線,再把最少需要風?乘以1.5 倍,然後對照風扇最大風?,選擇可能符合條件 的風扇進?實測。 如 1.5 x 2.233(CFM)= 3.35(CFM) 就選擇最大風?3.35CFM 的風扇,然後進?實測。 簡化公式為(風扇風? CFM ) = 1.7865 * (散熱功? W)/(內外空氣溫升℃) 散熱器設計 散熱設計基礎: 熱傳導與熱對? ( 熱?射忽??計 ) 產品應用要求: 噪音、重?、成本、產能 重點: 熱傳導 熱對? 噪音 散熱片材質、散熱片底部與散熱鰭片的厚?、形?與?者的結合方式 風扇的P-Q性能、散熱鰭片的總面積、?場的分佈?況、?低風阻 ?低風扇轉速、減少擾?、避免?場壓?的局部劇?變化 工程設計人員所面?的問題 1. 如何選擇適合的散熱片與散熱鰭片的材質 銅的熱傳導係?是鋁的1.7倍 銅的密?是鋁的3.3倍 銅的熱容?是鋁的1.4倍 銅的成本是鋁的1.6倍 2. 如何將散熱片底部厚?與形?最佳化 底部厚,縱向熱阻增大,橫向熱阻變小,熱容?大 底部薄,橫向熱阻增大,橫向熱阻變大,熱容?小 3. 如何將散熱鰭片的厚?與形?最佳化 厚?厚,縱向熱阻變小,總面積變小,風阻變大 厚?薄,縱向熱阻變大,總面積變大,風阻變小 4. 如何選擇適合的風扇 大而慢的風扇,噪音較低,但散熱片總面積需較大 小而快的風扇,噪音較高,但散熱片總面積需較小 5. 如何兼顧噪音與散熱要求 ?低風扇轉速,直接影響散熱性能 減少擾?,但擾?的熱對?係?是層?的三倍 避免?場壓?的局部劇?變化,需設計導?鰭片,使鰭片的形?平?

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