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電子物件里散熱器的預(yù)設(shè)和組配

發(fā)布者：鎮(zhèn)江和韻電子科技有限公司發(fā)布時間：2019-3-29 14:45:43 點擊次數(shù)：531 關(guān)閉

高溫流體同低溫的互相混合擴散最后將固體表面的熱傳給流體，而輻射無需借助任何媒介，是發(fā)熱體直接向周圍空間釋放熱量。
　　散熱器通是一塊帶有很多葉片的熱的良異體，在實際應(yīng)用中，散熱器通過和器件、芯片表面的緊密接觸使器件、片的熱量傳導(dǎo)到散熱器，它的充分擴展的表面使熱的輻射大大增加，同時流通的空氣也能帶走更多的熱量。
　　熱阻在使用電子散熱器的情況下，散熱器與周圍空氣之間的熱釋放的“阻力”
　　稱為熱阻，散熱器與空氣之間“熱流”由散熱器流向空氣時由于熱阻的存在，在散熱器和空氣之間就產(chǎn)生了一定的溫差，就像電流流過電阻會產(chǎn)生電壓降一樣。同樣，散熱器與器件、芯片表面之間也會存在一定的熱阻。選擇散熱器時，除了機械尺寸的考慮之外，最重要的參數(shù)就是散熱器的熱阻。熱阻越小，散熱器的散熱能力越強，器件的工作溫度就容易降低。在每一個實際應(yīng)用中，都有一個具體的熱阻抗目標(biāo)值，只有滿足這一目標(biāo)值才能在惡劣的外部條件下保持連接部位的臨界溫度。
　　通常情況下，散熱器必須保持的臨界溫度就是器件的外殼溫度。
　　功耗電子產(chǎn)品工作時需要能源。由于器件不理想，許多電能變成熱能，從而使器件的溫度升高。如果不能有效地散熱，其溫度就會繼續(xù)上升，最終導(dǎo)致熱致失效。散熱的任務(wù)就是提供有效地散熱通道（即熱路）。最重要的熱流是功耗的熱量。
　　電子散熱器生產(chǎn)廠家用熱分析軟件實現(xiàn)電子散熱器的優(yōu)化設(shè)計空冷散熱器看起來似乎比較簡單，但為了達到最佳散熱性能，選用時要對功率損耗、空氣流速、散熱器寬度、長度和高度、散熱器厚度和間距、空氣導(dǎo)流片尺寸以及環(huán)境條件等多個變量進行綜合考慮，其復(fù)雜性可見一般。為達到最佳實際效果，在具體應(yīng)用中散熱器應(yīng)根據(jù)不同的工作環(huán)境而作出相應(yīng)的設(shè)計。在一個柜體或體積確定的空間內(nèi)進行散熱器性能設(shè)計，計算流體力學(xué)分析軟件（CFD）是比較好的軟件工具。利用已有的CAD軟件建立模型，用CFD獲取該空間內(nèi)所有元件的幾何數(shù)據(jù)進行計算并確定流經(jīng)電子散熱器的空氣實際方向和流速。用CFD分析空間內(nèi)的每個單位體積，并根據(jù)質(zhì)量、能量和動量守恒方程計算結(jié)果。對散熱器的每一面都進行分析，以確定自由面積的比率，這一比率表征允許空氣流動的總體積。
　在選擇散熱器的安裝方法時，下列參數(shù)要認真考慮：1）電氣參數(shù)根據(jù)實際應(yīng)用的工作環(huán)境決定使用導(dǎo)電粘合劑還是電氣絕緣粘合劑。使用電氣絕緣粘合劑時，重要的因素有介電常數(shù)、耗散因子和絕緣強度。
　　該種粘合劑必須在高溫和潮濕的環(huán)境中保持良好的絕緣性能；2）力學(xué)參數(shù)粘合劑中聚脂的不同化學(xué)基會影響其物理特性，如硬度、韌性、強度、工作溫度范圍和熱膨脹系數(shù)等。環(huán)氧樹脂可提供高硬度、高強度和抗高溫性能；而硅樹脂、聚氨脂、硫聚合物和其它人造橡膠可提供韌性。粘合劑中加入填充物可以降低熱膨脹系數(shù)，使其于基底材料的熱膨脹系數(shù)相匹配。粘合劑的強度和延伸特性由所選填充物決定。
　　3）粘合強度粘合劑既可具有可控制的粘合強度以適合重復(fù)利用，也可有高粘合強度以適合永久安裝。粘合強度主要指切應(yīng)力強度、抗張強度、切削強度、扭曲強度或劈裂強度。對于可修復(fù)強度而言，重要的是選擇正確的聚脂和填充物。不同物質(zhì)的粘著效果取決于所使用的聚脂：環(huán)氧樹脂由于其對大多數(shù)物質(zhì)的良好粘著性而被用于增加硬度；為了增加彈性，首選硫聚合物和聚氨脂，聚氨脂對塑料和玻璃的粘著好，但對金屬的粘著不好；而硅樹脂在不使用底漆時粘合力有限。
　　4）導(dǎo)熱率發(fā)熱部件和散熱器之間界面的熱傳輸效率取決于空氣殘留、填充物類型和粘合成的厚度等參數(shù)。接合部件表面由厚厚的粘合劑或凝膠墊料時，由于潮濕會發(fā)生空氣殘留，如果使用粘合劑，在粘合劑的混合過程中也會有空氣殘留于其中，可采用除氣方法如離心分離機以排除殘留空氣。如果想在裝配過程中避免這個問題，可將粘合劑滴在粘合表面的中央，這樣，將粘合部件合攏時，粘合劑就會呈放射狀被擠出，將空氣排出粘合層。用金屬和金屬氧化物作填充物增加聚脂的導(dǎo)熱率，當(dāng)填充物所占比例增加時，導(dǎo)熱率隨聚合物內(nèi)金屬顆粒之間的距離減小而成比例增加。
　　結(jié)束以上從設(shè)計和安裝方法兩個方面對散熱器選用時的一些經(jīng)驗和準(zhǔn)則進行了探討和總結(jié)，這些經(jīng)驗和準(zhǔn)則在筆者的具體實踐工作中已得到了運用，并取得了良好的效果。實踐證明，在整個電子系統(tǒng)選擇散熱方案過程中只要采取以上步聚，加之細致周詳?shù)目紤]，就可獲得較好的效果。

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