散热设计与结构工艺介绍

不合理的热设计
耗费人力物力
研发进度Delay
设计方案变更
不合理 的热设计
产品质量隐患
公司信誉受损
挤型散热片 Extrusion
锻造式散热片 Forge
折迭式散热片 Folded
刨片式散热片 Skive
推迭鳍片式散热片 Stacked
插片式散热片 Crimping
铸造式散热片 Die-Cast
专用机加工类散热片 Machining
解： 1，求面积 上面A1=0.275*0.1=0.0275m2 侧面A2=（0.275+0.1）*0.3252*2=0.24375m2
2,求传热系数 上面h1=2.51*C1*(△t/L)0.25=4.46W/m2.C 姿势系数0.52 △t=60-40=20 。C 代表长度L1=(0.275*0.1*2)/(0.275+0.1)=0.147m
由方程可见，要增强对流换热，可以加大换热系数和换热面积。
热辐射
热辐射：又称辐射传热,是物质由于本身温度的原因激发产生电磁波而被另一 低温物体吸收后，又重新全部或部分地转变为热能的过程称为热辐射。
热辐射公式：Q＝5.67*10-8* ε *A* (Th4-Tc4)
其中： Q---热辐射产生的热量，单位W（瓦） ε---是表面的辐射率 Th 与Tc ---分别为高温与低温面的温度，单位为： K或℃ A ---热量传递方向垂直的面积，单位为m2
细长比高、重量轻、散热面积大，可适 成板高、制程较多、锡膏存
用不同材料之接合
在有接口阻抗之问题
插片式散热片 Crimping
利用铝挤型挤出有沟槽的散热片底板，同时将铝
板片或铜板片作成一片片的鳍片，接着将每片鳍 细长比可达60倍以上，鳍片可选择不同材 焊接效果难控制，造成界面阻抗增加，焊
热传导公式：Q = K A △t / L
其中： Q---物体吸收或放出的热流量，单位为W（瓦） A---与热量传递方向垂直的面积，单位为m2 △t---高温与低温面的温度差，单位为或K或℃ L---两个面之间的距离，单位为m K---材料的导热系数，表明单位时间、单位面积、负的温度梯度下的导热量， 单位为W/m.K或W/m.℃
K 热力学温度（开尔文）， C 摄氏温度， 0 ℃ = 273.15K
导热系数的定义
导热系数 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1 度（K,°C）,在1小时内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米度（W/mK, 此处的K可用°C代替）。
导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密 度较低的材料，导热系数较小。材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。
形狀单纯，散热效果较差 模具费及设备费高，需二次加工
折迭式散热片 Folded
将薄板片折呈鳍片排列形状，再用硬焊或锡焊 可作高细长比的散热片，鳍片部分是一体
方式与挤形过或机械加工过底板相结合成一散热 折弯成型，有利于热传导之连续性，具有
片。
不同散热材料组合的弹性。
有阻抗，无法排列很密
刨片式散热片 Skive
辐射率用数值来表示，其数值范围为0～1。理论上来讲，全黑物质为1，铝为 0.05～0.5，铁为0.6～0.9，黑色树脂为0.8～0.9。这就是热辐射率（没有单位）。
热对流计算举例
外型尺寸为325*275100mm的箱体，已知Ta=40。C，箱体最高温 度不超过60 。C ，求箱体表面散发的热量Q为多少瓦？
工艺
制程
优点
Baidu Nhomakorabea
缺点
挤型散热片 Extrusion
铝挤型制程系将铝挤型锭预热至520~540℃ 后，在高压下流经400℃的挤型模具，做出連 续平行沟槽的散热片初胚，接着再二次加工将
条狀初胚裁剪、剖沟成一个个散热片
锻造式散热片 Forge
将铝块加热后利用高压充满模具内而形成
成本低、开发期短、适合大量生产 细长比及材料致密度高，可变化形状
2014/03/22
热设计基础知识 散热产品的工艺讲解 表面处理在产品中的应用 常用塑胶材料的特性 旋压与冲压工艺介绍
热设计的定义
热的定义 两个物体间因温度差而传递的一种能量形式就是热。 热能的单位用“J”（焦耳）表示。
热设计的定义 利用热传导、热对流及热辐射三种换热手段，设计发 热源至环境的低热阻通路，以满足设备散热要求的过 程称为热设计。
先以挤型方式做出长条状带有凹槽的初胚，接着 利用一特殊刀具将初胚创初一层层弯曲的鳍片出
来。
鳍片厚度可薄至0.5mm以下，同时鳍片与 底板是一体成行无界面阻抗之问题，另外 具有高鳍片密度，高散热片面积，高热导
性。
量产不易，刀具易磨损，制造材料多。
推迭鳍片式散热 片Stacked
用锡膏将散热片和底板经高温炉粘在一起
侧面h2=2.51*C2*(△t/L)0.25=3.94W/m2.C 姿势系数0.56 △t=60-40=20 。C 代表长度L2=0.325m
热对流的散热公式Q=h*A*△t得 上面Q1=h1*A1*△t=4.46*0.0275*20=2.5W 侧面Q2=h2*A2*△t=3.94*0.24375*20=19.2W 求得机壳表面自然散热热量为：Q=Q1+Q2=2.5*19.2=21.7W
热对流
热对流：又称对流传热， 是指热量通过流动介质，由空间的一处传播到另一处 的现象称为热对流。 热对流可分为自然对流和强制对流，强制对流传热状况比 自然对流好。热对流这种传热方式仅发生在液体和气体中。
热对流公式：Q=hA(Tw -Ta )
其中： Q---热对流产生的热量，单位W（瓦） H---表面对流传热系数，表明当当流体与固体表面之间的温度差为1K时， 1m*1m壁面面积在每秒所能传递的热量。H的大小反映对流换热的强弱， 单位为W/m2.K或W/m2.℃ A---有效对流换热面积，单位为：m2 Tw---热表面温度，单位为： K或℃ Ta---冷却空气温度，单位为： K或℃
热设计的目的 控制产品内部所有电子元器件的温度，使其在所处的 工作环境条件下不超过标准及规范所规定的最高温度。
热量传递的方式
热传导
热量传递
的方式
热辐射
热对流
热量传递的三种方式可以单独出现，也可以两种或三种形式同时出现
热传导
热传导：又称传导传热,简称导热，即在同一物体内或连接紧密的不同物体间， 热量自动地从高温向低温传递的方式称为热传导。热传导公式由傅立叶导热定 律得：