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工控人家園 綜合討論 電子產(chǎn)品散熱設(shè)計(jì)深度探討

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樓主發(fā)表于: 2024-11-18 16:37

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在大型電子設(shè)備的散熱領(lǐng)域，我們已見(jiàn)證了眾多成熟方案的光輝歲月，這里就不一一贅述了。但隨著微電子技術(shù)的日新月異，芯片正朝著更小尺寸、更快運(yùn)算速度的方向邁進(jìn)，而伴隨而來(lái)的，是日益嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。比如，英特爾3.6G奔騰4終極版處理器，其峰值運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量竟可達(dá)115W！這無(wú)疑對(duì)芯片的散熱設(shè)計(jì)提出了更為苛刻的要求。
�� 芯片散熱新挑戰(zhàn)
面對(duì)這樣的高熱挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)人員必須祭出先進(jìn)的散熱工藝與性能卓越的散熱材料，以確保芯片能在其耐熱極限內(nèi)穩(wěn)定工作。與此同時(shí)，隨著電子設(shè)備及終端產(chǎn)品日益追求輕薄化，從CRT電視到液晶平板，從臺(tái)式電腦到筆記本，再到數(shù)字機(jī)頂盒、便攜式CD等，它們的散熱設(shè)計(jì)已無(wú)法沿用傳統(tǒng)模式，因?yàn)楫a(chǎn)品的輕薄化對(duì)散熱設(shè)計(jì)提出了全新的要求。
�� 溫度與可靠性的緊密關(guān)聯(lián)
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)揭示了一個(gè)令人警醒的事實(shí)：電子元器件的溫度每升高2度，其可靠性就會(huì)下降10%；當(dāng)溫升達(dá)到50度時(shí)，其壽命僅為溫升25度時(shí)的1/6。由此可見(jiàn)，溫度是影響設(shè)備可靠性的關(guān)鍵因素。因此，我們必須從技術(shù)層面入手，限制機(jī)箱及元器件的溫升，這也就是我們常說(shuō)的“熱設(shè)計(jì)”。
�� 熱設(shè)計(jì)的兩大原則
熱設(shè)計(jì)的核心原則有二：一是減少發(fā)熱量，通過(guò)選用更優(yōu)的控制方式和技術(shù)（如移相控制技術(shù)、同步整流技術(shù)等），以及低功耗器件，減少發(fā)熱器件數(shù)量，加大粗印制線寬度，提高電源效率等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)；二是加強(qiáng)散熱，利用傳導(dǎo)、輻射、對(duì)流等技術(shù)將熱量有效轉(zhuǎn)移。
�� 扁平產(chǎn)品的散熱難題
然而，對(duì)于扁平化的電子產(chǎn)品而言，散熱設(shè)計(jì)尤為棘手。由于空間限制，無(wú)法使用更多的散熱鋁片和風(fēng)扇，也無(wú)法采用加強(qiáng)冷式散熱設(shè)計(jì)或?qū)α魃岱绞�。因此，大家紛紛將目光投向了機(jī)殼散熱。機(jī)殼散熱的好處顯而易見(jiàn)：無(wú)需額外添加風(fēng)扇電源，避免了因風(fēng)扇帶來(lái)的灰塵和噪音問(wèn)題。
�� 軟性硅膠導(dǎo)熱絕緣材料的妙用
那么，如何才能充分利用機(jī)殼進(jìn)行散熱呢？這時(shí)，軟性硅膠導(dǎo)熱絕緣材料便應(yīng)運(yùn)而生。作為傳熱界面材料的一種，軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊可根據(jù)發(fā)熱功率器件的大小及形狀進(jìn)行任意裁切，其導(dǎo)熱能力和絕緣特性均表現(xiàn)出色。它能夠有效填充發(fā)熱功率器件與散熱器之間的間隙，是替代導(dǎo)熱硅脂+云母片二元散熱系統(tǒng)的最佳選擇。
�� 材料性能詳解

傲琪電子的這款軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)13W/mK（而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.03w/mk），抗電壓擊穿值在4000伏以上，滿(mǎn)足大部分電子設(shè)備的絕緣要求。其工藝厚度從0.5mm至5mm不等（特殊要求可增至10mm），方便設(shè)計(jì)者根據(jù)PCB板及發(fā)熱功率器件的位置進(jìn)行選擇。此外，該材料還具備阻燃防火性能（符合U.L 94V-0要求），并通過(guò)了歐盟SGS環(huán)保認(rèn)證。其工作溫度范圍在-50℃至220℃之間，因此是極佳的導(dǎo)熱材料。
�� 特別柔軟，適用廣泛
值得一提的是，這款材料特別柔軟，專(zhuān)為利用縫隙傳遞熱量的設(shè)計(jì)方案而生。它能夠填充縫隙，完成發(fā)熱部位與散熱部位的熱傳遞，增加導(dǎo)熱面積。同時(shí)，它還具有減震、絕緣、密封等多重功效，完全能夠滿(mǎn)足設(shè)備小型化、超薄化的設(shè)計(jì)要求。其厚度適用范圍廣，特別適用于汽車(chē)、顯示器、計(jì)算機(jī)和電源等電子設(shè)備行業(yè)。
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