散热原理介绍

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1、散热器概念及介绍shiyan2012/07/241.散热目的随着电子科技的发展及芯片制程的提升,电子组件的效能相对提高芯片越做越小,而单位体积所发出的热量亦越来越多,为了维持其正常的工作状态,热交换的动作也就相当的重要,加装于热源的上方的散热片是为了帮忙体积电路消散动作时所产生的热,以提高工作效率热传现象热是一种自较暖物体流至较冷物体的称为热的看不到流体。温度差为热传递的驱动力,温度差越大,热传率越高热传原理热量是如何由温度高的地方传到温度低的地方?有三种主要传递方式而任何热交换均是由其中之一或者综合型态呈现。传导(Conduction)对流(Convection)辐射(Ra

2、diation)热传原理传导(Conduction):藉由邻近分子或自由电子的热运动程度之不同而传递热的方式含较高之能量分子会透过碰撞转动振动等方式将能量转予较冷的分子热传导公式可用Fourier定律来表示热通量与温差变化成正比Q=K‧A‧(dT/dx)Q:传递热量(W)K:ThermalConductivityW/m-KA:ContactArea(m2)dT/dx:是物体沿L方向的温度梯度，即温度变化率(K/m)热传原理MaterialThermalconductivity(W/mK)*MaterialThermalconductivity(W/mK)*Diamond100

3、0Brick,red0.6Silver406Waterat20°C0.6Copper385Brick,insulating0.15Gold314Wood0.12-0.04Aluminum205Asbestos0.08Brass109Corkboard0.04Iron79.5Fiberglass0.04Steel50.2Rockwool0.04Lead34.7Woolfelt0.04Mercury8.3Polystyrene(styrofoam)0.033Ice1.6Airat0°C0.024Concrete0.8Polyurethane0.02Glass,ordinary0.

4、8Silicaaerogel0.003热传导K值越大表示传热能力越强热传原理对流(Convection):藉由液体或气体的移动来传递热量的方式，牛顿冷却定律(Newton’slawofcooling)通过物体表面之热传率为：Q=h‧A‧(Ts-Tfl)Q:传递热量(W)h:CoefficientW/(m2‧K)A:ContactArea(m2)Ts:WallTemperature(K)Tfl:FlowTemperature(K)Q/A热传原理对流常数:一般与流体的型态速度有关对流型态描述H值范围(W/m2K)自然对流因密度差异所导致10(gas)100(liquid)强制对流

5、由风扇或者外在物体驱动100(gas)1000(liquid)沸腾相变化液体变成气体20,000冷凝相变化由气体变成液体20,000热传原理辐射(Radiation):不藉任何物体作媒介，将热直接由热源传至他处的热传导方式式中：q=热传导速率(单位：W)=辐射率或黑度(emissivity)=斯蒂芬－波尔兹曼常数(约为5.67×10-8W/m2·K4)A1=辐射面1的面积(单位：m2)T1=辐射面1的绝对温度(单位：℃)T2=辐射面2的绝对温度(单位：℃)q2两表面间的净辐射热交换表面温度T2表面温度T1q1HeatSinkDesignCriteria功率(Power

6、)系统接受的△T系统接受的噪音-Fannoise可利用的：-FanHousingVolume-FinVolume风扇的选择热管的选择界面热阻材料的选择环境RemoteHeatExchanger(RHE)好RHE架构可满足高冷却性能，在成本和制程上满足最佳.Keystosuccess-minimizethermalresistanceθjunction-ambient-maximizeairflowand∆Toutlet-inletJunctionBlockHp1Hp2FinAmbientΘj-bΘb-hp1Θhp1-hp2Θhp1-finΘfin-amb※任何一段热阻都是最大

7、的冷却能力表现(Thermalnetwork)评估方案性能数据试验校验理清散热要求（即各发热组件的规格）设计散热方案分析方法估计所产生的热量可接受的热阻可接受的设计空间估计底部散热估计散热面积估计风扇引起的流速检查结构，生产方法等细化散热方案校验散热系统制定散热系统规格检验修改散热方案OK散热设计的流程模拟分析设计典型案例:平台:Calpalla14'cpu35wvga:25w平台:Calpalla14'cpu35w平台:Cooler平台:医疗器平台:室外发射器平台:AIO一体机平台:上网本散热应用行业