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散热片在电子冷却技术中的应用

利用散热片来增加散热的面积是热管理技术中最常见也是最基本的方式,随着电子器件发热密度增加的趋势,散热的需求日益增加,散热设计的困难度越来越高,所花费的成本也越来越多。举例而言,早期PC的CPU如286,发热瓦数只有十几瓦,因此只要约3 公分高的散热片加低转速风扇就可解决,但是目前PC的CPU用散热片高度却达到3 倍,鳍片数目增加3 倍,风扇转速也提升一倍,成本则增加5、6倍以上。虽然新制程及设计技术不断提升,散热片的应用在有限空间的限制下,似乎有渐渐趋向极限的趋势,未来各种不同的冷却技术如水冷、冷冻循环以及浸入式沸腾冷却等都可能用来解决散热问题。尽管如此,散热片仍是最经济、最可靠的散热方式,因此如何提升散热片的效率成了很重要的课题。因此为了满足未来电子散热的需求,在散热片的形状、材料及制程上都必须有更新的技术,此外集成其它散热器件的设计方式的也可以增加应用时的效率。本文将介绍散热片的种类及制程,散热片的应用以及未来的设计需求。
    散热片的种类许多的散热片设计由于忽略了制造的概念,使得研发产品的可靠度及成本成为最后批量供应的障碍。由制造方式来看,气冷的散热片可分为下面几种,如图一所示,表一则为制程性能参数的整理。

1. 压印(Stampings)散热片铜片或铝片可用压印的方式制成所需的形状。此种制程成本低,适合批量供应,可用于低热密度的器件。而压印的器件在组装上也有自动化的便利性,因此可进一步降低成本。

2. 挤型(Extrusion)散热片挤型的制造方式是由将材料在高压下强制流入模孔中成形而使得固体转换为等截面的连续长条。挤形是散热片制造中最广泛使用的方式,设备投资的经额中等。可经由横切的方式产生矩形的针状散热片,可产生锯齿状的鳍片以增加10~20%的效能,但会降低挤型的速度。挤型的高宽比限制可高到6,使用特殊模具设计时则可到10的高宽比。


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