散热片heat sink介绍

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1、HeatSinkHeatSink介绍大纲介绍1.HeatSink基本热传与设计概念2.HeatSink各种制程优劣比较3.Malico能提供给客户的服务HeatSink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):

2、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HeatSink的装置与传导方式•Tj:芯片接口温度•Tc: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

3、(℃/W):代表热能通过的难易程度,称为热阻抗(ThrmlRitn)ThermalResistance)△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/RI=V/RIIQ~Q;V;V~△T;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,所以一般将公式解释成R=△T/P上述的公式

4、为初步估算HeatSink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)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所均以一般均增加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

5、.周遭环境的条件标准散热片设计(2)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(PINFI

6、NPINFIN刚好相反)标准散热片设计(()3)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->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如何选择HeatSink需要有下列的条件,才能选择合适的HeatSinkHeatSink1.组件的最大散热量(发热瓦数,P)2.最高的环境温度(Ta)3

7、.容许最大界面温度(TjorTc)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HeatSink各种制程优劣比较一般HeatSinktSink所采用的大约有9种1.Machining(机械加工)2.Extrusion(挤制成型)3.DieCastingg((压铸成型)4.Stamping(冲压成型)5.Skiving(切削成型)6.InsertingorClamping(插入/夹持成型)7.Foldin

8、g(折叠成型)8.MetalInjection(金属射出成型)9.FiForging((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.厚高高极比目前极限限1:23,往往有上有困难困难3.机械加工的费用极高4