系统散热讲义
散热知识详解
散热知识详解目录热传递的原理与基本方式 (3)散热方式 (4)风冷 (4)液冷 (4)热管 (5)半导体制冷 (5)化学制冷 (5)第一、材质的选择 (5)纯铝散热器 (5)纯铜散热器 (6)铜铝结合技术 (6)第二、制作工艺 (6)1.底座的制作工艺 (6)拉丝工艺（研磨） (6)盘铣工艺（切削） (6)数控机床 (7)其它工艺 (7)2.常见的铜铝结合工艺 (7)扦焊 (7)贴片、螺丝锁合 (7)塞铜嵌铜 (7)3.散热器的加工成型技术 (8)铝挤压技术（Extruded） (8)铝压铸技术 (8)可挠性制程 (9)锻造制程 (9)刨床、切削工艺 (9)精密切割技术 (10)扩展结合工艺 (10)折叶（Fold FIN）技术 (10)压固法 (10)第三、风扇 (10)1.风量 (11)风量和风压 (11)风扇转速 (11)2.风扇噪音 (11)(1) 振动 (12)(2) 风噪 (12)(3) 异音 (12)3.风扇的使用寿命 (12)4.散热风扇的送风形式 (13)轴流风机 (13)离心风机 (13)其它改进风道的设计 (13)5.风扇的叶片 (13)叶片形状 (14)6.风扇的轴承 (14)含油轴承 (14)滚珠轴承 (14)单滚珠轴承 (14)双滚珠轴承 (15)来福轴承 (15)HYPRO轴承 (15)液压轴承 (15)纳米轴承 (15)第四、热管 (16)热管散热简介 (16)热管散热基础知识 (16)热管散热的适用范围 (16)热管散热的原理 (17)热管散热技术解析 (17)散热器材质的比热 (18)散热器与环境的热交换 (19)对作大功率LED照明的朋友，应该有一定的帮助。
热传递的原理与基本方式学过中学物理的朋友都知道，热传递主要有三种方式：第一传导：（Conduction）物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。
简要介绍CPU散热器原理(课堂PPT)
• 它的工作原理是CPU散热片与CPU表面直接接触，CPU表
面的热量通过热传导传递给CPU散热片；散热风扇产生气流
通过热对流将CPU散热片表面的热量带走；而机箱内空气的
流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走，
直到机箱外；同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分
发生热辐射。换热方式包括了. 导热、对流、热辐射。
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5
导热介质
导热介质主要有导热硅胶（也称散热膏）、石墨胶片、 铝箔导热垫片、外加保护膜的相变导热垫片。导热介质主 要用来填补散热片与CPU表面间的空隙，使CPU与散热 片能够紧密的结合，让热量容易传到散热片上。减少接触 热阻。
最常用的是导热硅胶。在散热片与CPU表面的接触 面上适量涂抹硅脂，填补空隙，使热传导良好。不同公司 的硅脂，成分也不同，其中以添加了金属氧化物的产品 （多数为深灰色）的效果好。
3
散热器的散热方式
图1 散热器的剖面图
.Hale Waihona Puke 4鳍片的材质散热片材质按导热性能从高到低排列， 分别是银、铜、铝、钢。由于银的价钱较 高，所以常采用铜和铝合金。铜的导热性 好，但价钱贵，加工难度较高，重量过大， 热容量较小，而且易氧化。纯铝太软，不 能直接使用，铝合金有足够的硬度，价格 低廉，重量轻，导热性又逊于铜。有些散 热器为了改善传热性能，在铝合金散热器 底座上嵌入铜板。
.
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• 通过以上几个因素的分析对比可以看出，散热器 鳍个数、底面面积及鳍高度的变化对散热器散热 性能的影响都很大。其中，散热器鳍高度变化对 散热器散热性能的影响最大（温度总共下降了约 80℃），散热器底面积其次（温度总下降了约 20℃），而鳍的个数、厚度的影响最小且有最优 值。另外，热源的位置或者说散热器的暗转位置 变化对散热器的散热性能也有一定影响。
散热基础知识介绍
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一、散热的三种方式
• 三种散热方式
1) 传导: 热量由高温
区向低温区传递。
CONDUCTION
2) 对流: 利用流体的运
动将热量从一个区
域传递至另一区域。
CONVECTION
3) 辐射: 热量以电磁波 方式向四面八方传 送，它能在真空中 进行而无须任何 介 质。
RADIATION
4:1
15:1
6:1
60:1
40:1
yes
yes
yes
no
no
0.063” Aluminum Copper
0.040” Aluminum
0.07” Aluminum Zn, Mg
0.032” Aluminum Copper
0.010” Aluminum Copper
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成本比较
Y
Y/X = 8 : 1 Max ratio ~15:1
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铸造 Castings
• • • • 形状变化范围大 适于量大产品 加工成本高 导热性低
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粘结 Bonded Fin Assemblies
• • • • 适合高的、纵横比大的散热器 表面积式extrusions的2－4倍 要求强制对流冷却 要求厚的Base
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Zipper fin
• 容易安装 • Fin间距一致 • 适合批量生产
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性能比较
Fin Type Max. Fin Height Max Aspect Ratio OmniDirectional Minimum Fin Thick Material Type Stamped 2.0” Extruded 3.0” Cast 3.0” Bonded 6.0” Folded 2.0”
散热理论与流场分析基础讲义
微元体中流体的动量随时间的变化率等于外界作用在 该微元体上的各种力之和。
能量守恒方程
微元体中能量的增加率等于进入微元体中的净热流量 加上体力与面力所做的功。
CFD理论基础
流动基本方程——控制方程(通式)
展开
ρ——密度（kg/m3） u——速度矢量（m/s）
CFD理论基础
ui ——微元体沿i方向的速度分量，i=x,y,z; μ——流体动力粘度（N.s/m2） T ——温度（K） k ——对流传热系数 c ——比热容（J/(kg.K)） S ——广义源项
新模型——改进
散热设计与流场分析
流场图
散热设计与流场分析
温度分布
导热系数—— 物性参数
物质热传导率的性质：
λ固体> λ液体> λ气体 λ金属> λ非金属 λ单体> λ化合物
热传导率一般来说与导电率成正比的关系， 导电率好的其热传导率也好。
几种常见的物质热传导率比较：
λ钻石> λ银> λ金> λ铜> λ铝> λ导热膏> λ空气
传热的三种方式——对流
对流： 由于流体的宏观运动，流体各部分间
传热的三种方式——热辐射
热辐射 物体通过电磁波来传递能量的方式叫辐射，
其中因热的原因发出的辐射叫做热辐射。
Ø=εσAF1-2(T4surface-T4surr)
ε ——代表热辐射率 σ ——代表史蒂文波尔兹曼系数 A ——代表物体的表面积 F1-2 ——代表辐射热交换的角度和表面的函数关系， Tsurface ——代表物体表面温度， Tsurr ——代表物体周围环境温度
• 有限体积法(Finite Volume Method FVM)
系统散热讲义
散熱片的新製程
＊鍛造型 ( Forging Fins ) ： 係經精密的風到設計，於模具上開適當的鰭片排列， 將鋁塊加熱至降伏點後，於模穴內利用高壓使鋁材充 滿模穴而形成柱狀鰭片。 優點─鰭片高度可達50mm以上，厚度可薄至1mm以 下。 缺點─散熱片容易有鰭片高度不均之現象，模具費用 高。
散熱片的新製程
*熱對流： 風扇的效能 ( 60 => 70 => 80 => ? )
*熱輻射： 溫度差的自發性反應 ( X )
*沸騰，蒸發： 熱管, Vapor Chamber
CPU Cooler 熱阻之定義
Ta R total = R CPU + R Contact + R Cooler R total = 總熱阻 = (Tc - Ta) ／ Q R CPU = CPU熱阻 R Contact = CPU至鰭片之接觸熱阻 R Cooler = Cooler熱阻
＊刨削型 ( Skiving Fins ) ： 先以擠型方式做出長條狀帶有凹槽的初胚，接著利用 一特殊刀具將初胚創初一層層彎曲的鰭片出來。 優點─鰭片厚度可薄至0.5mm以下，同時鰭片與底板 是一體成行無界面阻抗之問題，另外具有高鰭 片密度，高散熱片面積，高熱導性。 缺點─量產不易，刀具易磨損，製造材料多。
散熱片的新製程
＊機械加工型 ( Machining Fins ) ： 直接由金屬塊將材料加工成具有鰭片間隙的散熱片型 式。通常是在CNC機台上以GangSaw刀具來加工製造 散熱片，此刀具具有多重精密排列的鋸輪。 優點─適用於高性能散熱片的製造，如銅散熱片加工 ，且容易自動化。 缺點─加工過程中易造成鰭片損害和變形問題，同時 產生大量廢料與材料耗損，較不具生產性。
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笔记本电脑散热技术简介PPT优秀版
笔记本散热组件之散热管
图中，我们看到的便是不同型号 笔记本电脑机型上，形状各异的 散热管了。他们最终都是连接到 “散热板”和电脑主机之“散热 出口”，起着传导电脑主机工作 时，主要功能部件，如CPU产生 的热量的作用。
CPU散热模块组成原理
• CPU工作时，产生的热量传递到散热板上； • 散热板传递过来的热量，通过散热管迅速传递到风扇出口； • 散热风扇，利用空气对流的原理，将热量最终散出到主机外部。
笔记本电脑散热技术简介
笔记本常见的七大散热组件
cool
笔记本散热组件之风扇
笔记本电脑的散热风扇是起着强制对流的作用，其目的就是 将电脑主机运行时产生的热量，通过空气流动的方式，散发的机 器的主机之外，属于主动散热方式。目前，笔记本电脑的风扇类 型，基本上可以分为以下两种类型：
◆ 轴向型风扇
◆ 辐射型风扇(离心鼓风机)
笔记本散热组件之散热板
CPU散热模块组成原理 辐射型(离心鼓风机)风扇，具有薄的叶片，没有涡流，气流方向性好，气流密度较高，点用体积小，主要原因，就是它可以做的比较薄， 技术较新，成本相对高。 Grover 发明，并由IBM最初引入笔记本电脑中。 图中，我们看到的便是不同型号笔记本电脑机型上，形状各异的散热管了。 这种CPU风扇温控技术几乎被所以电脑厂商所采用，如Lenovo、SONY、ASUS和TOSHIBA等硬件厂商。 辐射型(离心鼓风机)风扇，具有薄的叶片，没有涡流，气流方向性好，气流密度较高，点用体积小，主要原因，就是它可以做的比较薄， 技术较新，成本相对高。 图中我们看到的是，一些较大的笔记本电脑硬件商所推出的，基于Windows操作系统的电源管理软件。 CPU散热模块组成原理 当笔记本电脑的系统温度达到一定的温度时，风扇会自动打开； 可以通过调节RPM来调节风量，气流有涡流，机壳的阴影效应，占用体积大，存在气流的耗尽层。 笔记本散热组件之智能温控系统
智能电脑散热系统教学提纲
智能电脑散热系统1 前言现代生活，电脑已经成为人们生活中不可缺少的一部分。
无论笔记本电脑还是台式电脑，人们在选择的时候都会考虑到它的散热性能，一个好的散热系统能够保证电脑的高速正常运行，给CPU足够的空间进行高负载的活动，才能享受计算机技术给我们生活带来的无穷魅力，可见一个好的散热系统，对电脑而言是多么的重要。
但是，计算机部件中大量使用的是集成电路，而众所周知，高温是集成电路的大敌。
高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。
导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。
散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。
多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。
说到计算机的散热器，我们最常接触的就是CPU的散热器。
散热器通常分为主动散热和被动散热两种；前者以风冷散热器较为常见，而后者多为散热片。
细分散热方式，又可分为风冷，液冷，半导体制冷，压缩机制冷等等。
其中，液冷·半导体制冷及压缩机制冷要么技术不成熟，要求高，能耗大；要么体积受限，价格昂贵。
风冷散热器作为区别于水冷散热器的一个主流产品类别，不断的引领着整个IT散热市场的前进和创新因此，风冷是最常见，性价比最高的散热方式，我们设计的“智能电脑散热系统”就是利用温度传感器实现对外界温度的感知，再利用单片机编程控制风扇的转速，从而实现温度的自动调节，以达到散热目的。
正是因为融合了温度传感器技术和单片机技术，使得本作品兼智能化和自动化于一体。
而温控调速技术的优点在于其能有效地提高散热器的的工作效率，节约能源，性价比高，适用范围广泛。
且本设计比较人性化，由于不同的电脑的散热能力不同，对于散热能力很差的电脑而言，只凭借温控可能无法实现正常降温，就需要人为控制来调节适合电脑的散热，因此我们增加了手控模式。
经典散热原理课件
-maximize airflow and ∆Toutlet-inlet
Junction
Block
Hp1
(Thermal network)
轴流扇
各种外形风扇
各种外形风扇
离心扇
流道的设计
• 流道的设计必须遵守”流道渐扩”原 CW Cr
则:
r e tan 0 r0
Boundary streamline
C2 α
dθ
γ
γ0 θ
where r0 : fan diameter
α0 : flow angle at blade tip
• 通常以客户给定的空间,决定α0的值
N(rpm)
upper plane plate distance ,N
surface, A
75x75x16 blower
3mm
Wind tunnel
Q/Qmax vs distance rpm vs distance
Lower plane plate
Material
1000
Brick, red
406
Water at 20°C
385
Brick,insulating
314
Wood
205
Asbestos
109
Cork board
79.5
Fiberglass
50.2
Rock wool
34.7
Wool felt
Thermal conductivity (W/m K)* 0.6 0.6 0.15 0.12-0.04 0.08 0.04 0.04 0.04 0.04
电脑散热知识大全_原理
让我们来看一下风冷式散热法主要的优缺点。优点：结构简单，价格低廉(比较其它散热方法)，安全可靠、技术成熟。缺点：不能将温度降至室温以下，由于存在风扇的转动，所以有噪音，风扇寿命有时间限制。
电脑散热知识大全_原理
来自：/819/article_818552.html
风冷 水冷 液冷
前言
这儿主要是关于台式机的散热：
整理的可能有欠妥当，希望大家批评指正，关于笔记本的散热问题，整理整理，再贴出来，希望大家喜欢。
随着天气逐渐变暖，和炎炎夏日的来临，这是我们的电脑最需要保养的时候。随着CPU、内存、显卡的频率的不断提高，电脑各部件的散热要求也越来越越来越严格。过高的温度，除了影响我们电脑的正常使用外，还可能让硬件出现损坏现象。为了让我们的电脑运行得更健康，为了让大家在即将到来的夏天可以高枕无忧地玩3D游戏，这里我特别给大家特别准备了台式机和笔记本整机、配件的散热专题，希望可以给大家一些帮助。
先来看一下半导体致冷法比起前两种方法的好处。1、最大的好处：可以把温度降至室温以下。2、精确温控：使用闭环温控电路，精度可达+-0.1°C。3、高可靠性：致冷组件为固体器件，无运动部件，因此失效率低。寿命大于二十万小时。4、工作时无声：与机械制冷系统不一样，工作时不产生噪音。
再来看一下半导体致冷法的原理以及结构：
那么"电子迁移"到底是什么？"电子迁移"属于电子科学的领域，在1960年代初期才被广泛了解，是指电子的流动所导致的金属原子的迁移现象。在电流强度很高的导体上，最典型的就是集成电路内部的电路，电子的流动带给上面的金属原子一个动量(momentum)，使得金属原子脱离金属表面四处流动，结果就导致金属导线表面上形成坑洞(void)或土丘(hilllock)，造成永久的损害，这是一个缓慢的过程，一旦发生，情况会越来越严重，到最后就会造成整个电路的短路(short)，整个集成电路就报销了。
热力学里的散热结构-概述说明以及解释
热力学里的散热结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在热力学中，散热是一个重要的概念。
散热结构是指能够有效传递热量并将其散发出去的结构体系。
在很多工程领域，如电子设备、汽车、建筑等，散热结构都扮演着至关重要的角色，能够确保设备正常运行并提高其寿命。
本文将探讨散热结构在热力学中的基本概念和设计原则，以及其在工程领域中的重要性和应用展望。
通过深入探讨散热结构的相关知识，希望能够为读者提供更深入的了解和认识。
1.2 文章结构文章结构是整篇文章的骨架，它清晰地规划了文章的内容和逻辑顺序。
在本文中，我们将按照以下结构展开讨论：1. 热力学基础:- 我们将简要介绍热力学的基本概念，如热量、功和热力学第一定律，以便为后续的讨论做好铺垫。
2. 散热结构的重要性:- 探讨散热结构在工程领域中的重要性，以及其在各种设备和系统中的作用和意义。
3. 散热结构设计原则:- 着重介绍散热结构的设计原则和方法，包括如何提高散热效率、减少热损失和优化散热结构的关键要点。
通过以上内容的逐步展开，我们将全面探讨热力学中散热结构的重要性和设计原则，为读者深入了解该主题提供系统化的指导和知识。
1.3 目的：本文旨在探讨热力学中散热结构的重要性和设计原则，旨在帮助读者深入了解散热技术在各种行业和领域中的应用。
通过对热力学基础知识和散热结构的相关理论进行分析和讨论，希望读者能够更好地理解散热结构在热传导和能量转换中的重要作用，进一步提高工程实践中的散热效率和能源利用率。
同时，希望通过本文的阐述，引起人们对散热技术的重视和关注，促进相关研究和应用的发展，为推动绿色环保和节能减排做出贡献。
2.正文2.1 热力学基础热力学是研究能量转化与传递规律的一门学科，它描述了热量如何在物质之间传递的过程。
在热力学中，有一些基本的概念需要了解，比如热力学第一定律和热力学第二定律。
热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明能量不会在热传导中消失，只是会从一个系统转移到另一个系统。
LED散热基础培训教程课件
热对流换热系数表
二. 常见的散热方式和相应的理论计算方法
2.4 散热热阻
三. LED光源热设计的相关信息
四.灯具散热设计注意事项
五. 灯具热测试的几个重要条件
六. 散热技术
七. LED热量管理
在固态照明行业， LED 在亮度方面处于领先地位，它提供 可回流焊设计，从而更加便于使用和热量管理。采用 LED 的照明应用不仅使光输出最大化，而且提高了设计灵活性， 同时将对环境的影响降到最低。
决定所需散热片的尺寸规格和种类的总体设计，目标就是 计算出散热片最大热阻值(Rth h-a)，该热阻值将能够使接 合点温度保持低于最恶劣工作环境下的最大值。
例1 ：散热片的热阻 在本例中，6个白色Xlamp 7090 LED被应用于最高外部环
境温度达55°C的情形中。假设在本例中，典型正向电压 为3.25V,驱动电流为350mA，且电源在固定装置的外面，那 么LED所消耗的总功率为：
释放功率
由LED（Pd）所释放的总功率等于LED驱动电压(Vf )和驱 动电流(If ) 的乘积。
接合点温度
LED接合点的温度 (Tj)是外部环境温度(Ta) 与释放功率和结 点与外部环境热阻之乘积的和。
Tj = Ta + (Rth j-a x Pd)
在大多数情况下，高功率LED将被安装在金属核心印刷电 路板（PCB）上，该板会和一个散热片相连接。热量通过 传导方式从LED接合点流经PCB，到达散热片。散热片通 过对流方式将热量散发到外部环境中去。在大多数LED应 用中，与LED接合点和导热板之间，以及导热板到外界环 境之间相比，LED和PCB和/或散热片之间的接触热阻还是 相对较小的。
Ptotal = 6 x 0.350 A x 3.25 V = 6.825 W
高中生物中的散热问题教案
高中生物中的散热问题教案
目标：学生能够理解散热的概念，认识散热的重要性，以及掌握几种散热方式。
教学步骤：
1. 引入散热问题的概念（5分钟）
散热指的是物体释放热量的过程，这对于生物体来说非常重要，因为保持体温在一定范围内是维持生命活动的基础。
在生物体中，散热主要通过辐射、传导、对流等方式进行。
2. 探讨几种散热方式（15分钟）
- 辐射散热：物体释放热能的方式之一，依靠热量从一个物体传递到另一个物体来传递热能。
- 传导散热：物体通过直接接触传递热量的方式，如在热水袋上敷热水袋。
- 对流散热：液体或气体在受热时会因体积扩大而上升，相对凉爽的液体或气体会下降替代上升的热气体或液体，形成对流。
3. 实例分析（10分钟）
通过一些实际的例子来分析不同散热方式的应用场景，比如在动物体内是如何通过呼吸、汗腺等途径进行散热的。
4. 小组讨论（15分钟）
分成若干小组，让学生结合实际情况来讨论，比如夏日如何合理散热以保持体温恒定。
5. 总结归纳（5分钟）
总结几种散热方式的具体应用场景和相关知识点，强调散热在生物体内的重要性，并帮助学生理解散热问题的本质。
6. 课堂练习（5分钟）
针对散热问题设计一些练习题，检验学生对于散热概念的掌握程度。
7. 课后作业
要求学生通过阅读资料或实践来进一步学习散热问题，加深对这一概念的理解。
教学反思：
通过这堂课的教学，学生能够理解散热的概念和重要性，以及掌握几种散热方式，并能够结合实际情况来进行思考和讨论。
这对于增强学生的生物学知识水平和动手能力有很大的帮助。
散热原理(图文并茂)
散热原理——功耗与热阻随着处理器发热量的不断提高，很多有助于散热的新兴技术也飞速发展。
如果要深入了解一款散热器的性能必须了解其原理，针对目前主流散热器所采用的技术，驱动之家评测室分门别类，为您带来散热专题之原理篇，带您走进散热器的奥妙世界。
功耗是CPU最为重要的参数之一。
其主要包括TDP和处理器功耗TDP是反应一颗处理器热量释放的指标。
TDP的英文全称是“Thermal Design Power”，中文直译是“热量设计功耗”。
TDP功耗是处理器的基本物理指标。
它的含义是当处理器达到负荷最大的时候，释放出的热量，单位未W。
单颗处理器的TDP值是固定的，而散热器必须保证在处理器TDP最大的时候，处理器的温度仍然在设计范围之内。
处理器的功耗：是处理器最基本的电气性能指标。
根据电路的基本原理，功率（P）＝电流（A）×电压（V）。
所以，处理器的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。
处理器的峰值功耗：处理器的核心电压与核心电流时刻都处于变化之中，这样处理器的功耗也在变化之中。
在散热措施正常的情况下（即处理器的温度始终处于设计范围之内），处理器负荷最高的时刻，其核心电压与核心电流都达到最高值，此时电压与电流的乘积便是处理器的峰值功耗。
处理器的功耗与TDP 两者的关系可以用下面公式概括：处理器的功耗＝实际消耗功耗＋TDP实际消耗功耗是处理器各个功能单元正常工作消耗的电能，TDP是电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。
从这个等式我们可以得出这样的结论：TDP并不等于是处理器的功耗，TDP要小于处理器的功耗。
虽然都是处理器的基本物理指标，但处理器功耗与TDP对应的硬件完全不同：与处理器功耗直接相关的是主板，主板的处理器供电模块必须具备足够的电流输出能力才能保证处理器稳定工作；而TDP数值很大，单靠处理器自身是无法完全排除的，因此这部分热能需要借助主动散热器进行吸收，散热器若设计无法达到处理器的要求，那么硅晶体就会因温度过高而损毁。
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風扇的充磁極數
極數多代表磁場變化速度快，磁場變化速度快代表頻率增加 ，頻率增加一方面提高矽鋼片能量轉換效率，使相同電流值 能作較多的功，得到較高轉速，所以，轉速與極數係成正比 關係。
風扇性能
P & Q CURVE 實驗資料-2800rpm 實驗資料-4200rpm 5
Air Pressure (mm H2O)
＊刨削型 ( Skiving Fins ) ： 先以擠型方式做出長條狀帶有凹槽的初胚，接著利用 一特殊刀具將初胚創初一層層彎曲的鰭片出來。 優點─鰭片厚度可薄至0.5mm以下，同時鰭片與底板 是一體成行無界面阻抗之問題，另外具有高鰭 片密度，高散熱片面積，高熱導性。 缺點─量產不易，刀具易磨損，製造材料多。
引入熱管及水冷系統用以快速將熱量轉移﹔增加機箱 外殼的散熱效能。
Cooler的主要目的是降低CPU的溫度，它僅是提供一溫 度差(Tc - Ta)，當系統環境溫度過高時，CPU的溫度也 會相對提高，此時改善散熱器的效能僅是延緩CPU溫度 的快速升溫趨勢，對整體機箱的穩定性並無幫助。
考量系統散熱的工作重點在於如何有效置換機箱內部與 外界的空氣交換。
電源及系統風扇組合
風扇轉速測量原理
檢測RPM完全基於風扇底三導（白色線）F.G (Frequency Generation output) 輸出測量，跟據 輸出的高低電平及頻率幅度，BIOS取觸發信號 （相當於一個計數器）， 然後再根據風扇充磁極數 決定其周期頻率和RPM 。
風扇的啟動電壓
啟動電壓意即風扇最低運轉工作 電壓，是比較風扇優劣 的一項特性，通常淨摩擦系數較低的風扇，以及配台較 低工作電壓的霍爾IC才能使風扇用較低的電壓來啟動。 影響的因素： 繞線設計是否恰當﹔矽鋼片磁滯損失大小 ﹔ 霍爾lC的最低工作電壓 ﹔電晶體放大倍數高低 ﹔ 橡膠磁鐵的充磁強度 ﹔.扇葉的重量 ﹔ .軸承的摩擦系數高低 ﹔電晶體飽和電壓高低 ﹔ 是否有反向保護二極體。
鰭片效能因子
*熱對流強度或鰭片面積 *鰭片所具有的熱傳導面積 *風扇壓力損失 *底板的熱擴散性
鰭片其他設計考量
*製造生產的困難度 ─鰭片的細長比 ─Fin-to-Fin間距 ─鰭片/底板之結合材料 *重量 *價格
傳統散熱片製程說明
＊鋁擠型： 主要材料為鋁6063，傳導率約在160～180 W/mK ，易加工，限制在於散熱鰭片之細長比有其限制 (<15)，無法在有限空間下大量增加散熱面積。 ＊壓鑄型： 可作成複雜形狀的導流設計，能做出薄且密的鰭 片，以增加散熱面積。常用的壓鑄合金為ADC12 ，但熱傳導性較差(96W/mK)。
散熱片的新製程
＊折彎型 ( Folding Fins ) ： 將薄板片折呈鰭片排列形狀，再用硬焊或錫焊方式 與擠形過或機械加工過底板相結合成一散熱片。 優點─可作高細長比的散熱片，鰭片部分是一體折 彎成型，有利於熱傳導之連續性，具有不同散熱材 料組合的彈性。 缺點─依然有額外的界面阻抗及不易建構緊密排列 之細間散熱片。
電子系統的散熱問題
電腦中的主要熱源： 中央處理器(CPU) 南北橋晶片(Chip Set) 圖形處理器(GPU) 記憶體(Memory Set) 硬盤(HD) 電源(Power Supply) 其他 散熱的處理原則： 按照能量不滅定律，熱不會消失，僅是轉移至它處。
Cooler簡易示意圖
扣具 風扇 上蓋 散熱片 支架 背板
系統散熱的方向
CPU發熱量將繼續提昇，加上顯卡晶片的熱量增加， 系統先期規劃上需考量開孔分布及大小﹔以及空氣置 換量的需求確立電源及系統風扇的工作風量。 設計考量在於直接引入外界空氣進行熱源處的冷卻， 冷卻後所產生的熱量直接透過風槽導出機箱外，避免 熱量流入機箱中，導致機箱溫度的升高，造成整體性 能的不穩定。
散熱片的新製程
＊鍛造型 ( Forging Fins ) ： 係經精密的風到設計，於模具上開適當的鰭片排列， 將鋁塊加熱至降伏點後，於模穴內利用高壓使鋁材充 滿模穴而形成柱狀鰭片。 優點─鰭片高度可達50mm以上，厚度可薄至1mm以 下。 缺點─散熱片容易有鰭片高度不均之現象，模具費用 高。
散熱片的新製程
近期開發重點
＊水冷式散熱系統組件： 微型抽水馬達 儲水槽 管線 水冷器 風扇
近期開發重點
＊導熱管及均熱板(Heat Pipe & Chamber)：
未來產品─微冷卻器
微熱交換器 微冷凍機 微流道熱沉 微熱管 微型空調系統
系統散熱問題
機箱散熱機制： 電源 系統風扇 開孔大小及位置 機箱外殼材料
鰭片作用原理
高效能的散熱 ＝熱傳係數Ｘ散熱面積Ｘ溫度差
*熱傳係數： 材料性質，幾何形狀， 流場狀況 *散熱面積： 製造加工方式，幾何形狀 *溫度差： 幾何形狀，流場狀況
鰭片散熱途徑
*熱傳導： 固體部分，鰭片的材質( 鋁 => 銅 => ? ) 結合方式 ( Epoxy => Solder => Brazing => ? ) *熱對流： 風扇的效能 ( 60 => 70 => 80 => ? ) *熱輻射： 溫度差的自發性反應 ( X ) *沸騰，蒸發： 熱管, Vapor Chamber
不當開孔設計： 從系統風扇開孔處引進 的風很容易直接被電源 風扇抽走，此外電源排 出的熱風容易經過此開 孔處再次被引入。 實驗經驗： 系統風扇開孔處的入風 溫度約高於恆溫恆濕機 兩度。 將此開孔封閉一般Tc溫 度約降一至二度。
電源及系統風扇組合
搶風問題： 按現有機箱結構造成 cooler風扇和電源風扇 及系統風扇同時搶風 現象。
風扇的死角
所謂風扇死角是指風扇置於某些角度情況下不能依規定電 壓啟動。測試方法就是將風扇各極依序調整置於霍爾IC之 前，然後將電壓緩慢調高直到啟動，若各極在小於規定電 壓值之前啟動，代 表合格，若有高低差異，啟動電壓超出 規定者，稱為死角。 影響的因素： 橡膠磁鐵各極充磁不均 ﹔ 霍爾IC感應靈敏度太差 ； 橡膠磁鐵充磁磁場太弱 。
Tc – Ta = Q
Kcu Ac/ R grease 散熱膏
+
Q
K Al A Al ΔX Al
+ 熱
Q H convection A Al 片
CPU
散
R tot =
Tc – Ta Q
= R cpu + R grease + R cooler
鰭片設計重點
*總體積尺寸 *材料 *底板厚度 *鰭片形狀 *鰭片厚度 *鰭片間距 *鰭片長度 *鰭片／底板之結合材料
實驗資料-3600rpm 實驗資料-4500rpm
Q正比 (轉速) P正比 (轉速^2) Q正比 (風扇尺寸^3) P正比 (風扇尺寸^2)
4 3 2 1 0
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
風扇的改變： 轉速及尺寸增加
Air Flow (CFM)
風扇的類型
*軸流扇：高流量 *離心扇：高靜壓
CPU Cooler 熱阻之定義
Ta
R total = R CPU + R Contact + R Cooler
R total = 總熱阻 = (Tc - Ta) ／ Q
R CPU = CPU熱阻
R Contact = CPU至鰭片之接觸熱阻 R Cooler = Cooler熱阻 Tc
熱阻計算公式
風扇運算的基本原理
DC風扇運轉原理： 根據安培右手定則，導體通過電流，周圍會產生磁場 ，若將此導體置於另一固定磁場中，則將產生吸力或 斥力，造成物體移動。在直流風扇的扇葉內部，附著 一事先充有磁性之橡膠磁鐵。環繞著矽鋼片，軸心部 份纏繞兩組線圈，並使用霍爾感應元件作為同步偵測 裝置，控制一組電路，該電路使纏繞軸心的兩組線圈 輪流工作。矽鋼片產生不同磁極，此磁極與橡膠磁鐵 產生吸斥力。當吸斥力大於虱扇的靜摩擦力時，扇葉 自然轉動。由於霍爾感應元件提供同步信號，扇葉因 此得以持續運轉，至於其運轉方向，可依佛萊明右手 定則決定。
導致現象： 部分低溫空氣被系統 風扇及電源風扇抽走 氣流混亂干擾造成系 統噪音提昇
電源及系統風扇組合
Cooler帶走的熱量需要經由電源帶走，此時由於電源風 扇的效能有限，造成溫度在機箱內部積存，導致機箱溫 度的提昇。
開孔大小及位置
側面開孔
機箱開孔及材質選定對系統整體散熱效益為輔助功能， 開孔位置及大小可避免不必要的溫度集中現象，開孔率 不足將無法有效引入足夠新鮮空氣﹔開孔率過大有EMI 的問題，及無法有效導引風向的流動。
散熱片的新製程
＊機械加工型 ( Machining Fins ) ： 直接由金屬塊將材料加工成具有鰭片間隙的散熱片型 式。通常是在CNC機台上以GangSaw刀具來加工製造 散熱片，此刀具具有多重精密排列的鋸輪。 優點─適用於高性能散熱片的製造，如銅散熱片加工 ，且容易自動化。 缺點─加工過程中易造成鰭片損害和變形問題，同時 產生大量廢料與材料耗損，較不具生產性。
散熱片的新製程
＊接合型 ( Bonding Fins ) ： 利用鋁擠型擠出有溝槽的散熱片底板，同時將鋁板片 或銅板片作成一片片的鰭片，接著將每片鰭片插入散 熱片底板的溝槽上，再利用導熱黏膠或銲錫將兩者接 合起來。
優點─細長比可達60倍以上，鰭片可選擇不同材料。 缺點─銲接效果難控制，造成界面阻抗增加，且接合 強度亦影響產品之可靠性。
散熱片的新製程
＊金屬粉末射出成型 ( MIM Fins ) ： 應用在散熱片製造上，主要著眼於有些高熔點，高熱 傳導的材料，如Cu，Cu-W，不易用上述幾種製程予 以一體成型。直接作成散熱片型式之初胚，接著再利 用高溫燒結成具有強度與高密度的成品。 優點─可將高熱倒的銅粉末直接一體成型出高效能的 散熱片，適合用在高發熱密度並受限於空間限 制的電子元件上，熱阻抗值比鋁材低很多。 缺點─原料成本較昂貴，產品良率較其他製程低。