電子器件的散熱分析課件

電子器件（筆記本電腦）的散熱分析電子器件（筆記本電腦）的散熱分析1前言：

隨著電路集成度的增加，芯片產(chǎn)生的熱量也大幅度增加，功率增加，體積縮小，熱密度急劇上升，電子設(shè)備的溫度迅速增高，由散熱不良導(dǎo)致的電子設(shè)備的故障也越來越多，如何有效地解決電子器件的散熱問題已經(jīng)成為整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。前言：2在此，我借助筆記本電腦的散熱問題分析來向大家介紹一些電子器件的散熱問題、強(qiáng)化措施及一些新的強(qiáng)化散熱技術(shù)。在此，我借助筆記本電腦的散熱問題分析來向大家介紹一些電子器件3

筆記本電腦的散熱途徑及原理

強(qiáng)化散熱的方法筆記本散熱途徑筆記本電腦的散熱原理采用可強(qiáng)化導(dǎo)熱的導(dǎo)熱界面材料使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱液冷及熱管技術(shù)的應(yīng)用筆記本散熱途徑筆記本電腦的散熱原理采用可強(qiáng)化導(dǎo)熱的導(dǎo)熱界4筆記本散熱途徑

1.外殼散熱

即利用筆記本電腦的金屬外殼進(jìn)行散熱。例如鋁鎂合金筆記本電腦外殼散熱相當(dāng)好。相比傳統(tǒng)的塑料外殼來說，對(duì)筆記本整體散熱性能提升很多。這種設(shè)計(jì)的另一大好處是，降低不必要的風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)造成的電力損耗及噪音。使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、待機(jī)時(shí)間更長(zhǎng)。筆記本散熱途徑

5筆記本散熱途徑2.鍵盤散熱

鍵盤的底部有一塊散熱鋁板。這塊鋁板與筆記本電腦主板上的散熱鋁板相接觸，這樣就將主板上的散熱鋁板的熱量傳遞到了鍵盤底部。散熱鋁板上邊密密麻麻地分布了很多透氣孔。熱量就是從這些孔中排出，散發(fā)到空氣中。筆記本散熱途徑6筆記本散熱途徑3.散熱孔散熱

散熱孔一般設(shè)計(jì)在筆記本電腦的四周和底部。工作時(shí)內(nèi)部的熱量就可以從這些小孔中排出。有的筆記本電腦內(nèi)部還采用一些特殊的風(fēng)道導(dǎo)流設(shè)計(jì)，利用散熱孔位置與內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局形成更好的空氣流通環(huán)境。筆記本散熱途徑7筆記本電腦的散熱原理

熱傳遞主要有三種方式：傳導(dǎo)，對(duì)流，輻射。任何散熱器都會(huì)同時(shí)使用以上三種熱傳遞方式，只是側(cè)重點(diǎn)有所不同。筆記本電腦的散熱原理

8筆記本電腦的散熱原理

對(duì)于筆記本電腦散熱器，熱由筆記本電腦部件不斷地散發(fā)出來，通過與其緊密接觸的熱管以傳導(dǎo)的方式傳遞到散熱片；然后，到達(dá)散熱片的熱量，再通過其他方式如風(fēng)扇吹動(dòng)將熱量送走。筆記本電腦的散熱原理對(duì)于筆記本電腦散熱器，熱由9筆記本電腦的散熱原理

整個(gè)散熱過程包括四個(gè)環(huán)節(jié)：第一是筆記本電腦部件，是熱源；第二是散熱片和熱管，是熱的傳導(dǎo)體；第三是散熱風(fēng)扇，是增加傳熱傳導(dǎo)的媒介；第四是空氣，它是熱交換的最終流向。筆記本電腦的散熱原理整個(gè)散熱過程包括四個(gè)環(huán)節(jié)：第一是10筆記本電腦的散熱原理

熱管散熱+風(fēng)冷散熱是目前筆記本電腦主要的散熱技術(shù)。其中，熱管是一種傳熱元件，它利用在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量；風(fēng)冷散熱就是使用扇帶走散熱器所吸收的熱量。筆記本電腦的散熱原理熱管散熱+風(fēng)冷散熱是目前筆記本電11采用可強(qiáng)化導(dǎo)熱的導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱界面材料種類特點(diǎn)軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊良好的導(dǎo)熱能力和絕緣特性，其作用就是填充發(fā)熱功率器件與散熱器之間的間隙并將發(fā)熱功率器件的熱量有效迅速地傳遞給散熱器，又因其柔軟而富有彈性，還能起減震、密封等作用，能夠滿足設(shè)備小型化、超薄化的設(shè)計(jì)要求。導(dǎo)熱硅脂高溫時(shí)融化呈液態(tài)，可流動(dòng)填補(bǔ)界面空氣提高散熱效率，導(dǎo)熱系數(shù)高于軟性導(dǎo)熱硅膠絕緣墊，導(dǎo)熱硅脂易老化，穩(wěn)定性差液態(tài)縫隙填充材料物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在室溫或高溫下固化，良好的環(huán)保性相變導(dǎo)熱材料在相變過程中會(huì)吸收和放出大量的熱，可作為能量存儲(chǔ)器，不易吸灰，容易使用及運(yùn)輸，可應(yīng)用于電腦處理器，替代硅脂等。石墨材料具有體積小，重量輕，導(dǎo)熱系數(shù)較高，石墨比較脆弱，需要鋁箔包裹采用可強(qiáng)化導(dǎo)熱的導(dǎo)熱界面材料導(dǎo)熱界面材料種類特點(diǎn)軟性導(dǎo)熱硅膠12使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱

當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀是，各類計(jì)算機(jī)芯片普遍采用受迫對(duì)流空氣來冷卻發(fā)熱器件，即通過擴(kuò)展肋片，改進(jìn)氣流分布，增大風(fēng)壓，將冷卻空氣壓送至散熱器件表面以將該處熱量散走，另外在筆記本狹小受限的空間內(nèi)采用緊湊式散熱片如板式、板翅式、翅片管式等等。而且，各類新型風(fēng)扇的研究也是日新月異使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀是，13使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱14使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱

然而，此種方式的冷卻效率與風(fēng)扇速度成正比，因而會(huì)產(chǎn)生明顯噪音；而且一旦微器件發(fā)熱密度過高時(shí)，空氣冷卻將很難勝任。目前，氣冷方式的散熱能力已漸趨極限，難以適應(yīng)功耗繼續(xù)增加的需要，特別是在如筆記本電腦等便攜式設(shè)備的狹小受限空間中更是如此。使用更多的新型散熱片和風(fēng)扇強(qiáng)化散熱然而，此種方式的冷15液冷技術(shù)的提出液冷技術(shù)的提出16液冷技術(shù)的提出

隨著計(jì)算機(jī)芯片集成度的飛速增長(zhǎng)，要求的換熱強(qiáng)度越來越高，采用水冷或熱管散熱的方式已提到日程上來，相應(yīng)產(chǎn)品相繼出現(xiàn)在市場(chǎng)上。液體因單位體積熱容遠(yuǎn)大于氣體，作為循環(huán)工質(zhì)能夠提供更高的冷卻功率，是一種較佳選擇。據(jù)業(yè)界人士分析，液冷可能會(huì)成為一個(gè)主流。液冷技術(shù)的提出隨著計(jì)算機(jī)芯片集成度的飛速增長(zhǎng)，要求17低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

眾所周知，金屬具有遠(yuǎn)高于非金屬材料的熱導(dǎo)率，因而在許多特殊場(chǎng)合具有重要用途。而計(jì)算機(jī)芯片一般工作在0℃以上，100℃以下，設(shè)想若能將這一溫區(qū)內(nèi)處于液體狀態(tài)的會(huì)屬作為冷卻流體，則可望產(chǎn)生優(yōu)異的散熱性能。低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展眾所周知，金屬具有18低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

以低熔點(diǎn)金屬或其合金作為冷卻流動(dòng)工質(zhì)的計(jì)算機(jī)芯片散熱方法，是在芯片熱管理領(lǐng)域中首次引入的新觀念。在這種先進(jìn)散熱技術(shù)中，流通于流道內(nèi)的工質(zhì)并非常規(guī)所用的水、有機(jī)溶液或更多功能流體，而是為在室溫附近即可熔化的低熔點(diǎn)金屬如鎵或更低熔點(diǎn)的合金如鎵銦等，因而整套裝置可做成具有對(duì)流冷卻方式的純金屬型散熱器。低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展以低熔點(diǎn)金屬或其19低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

由于液體金屬具有遠(yuǎn)高于水、空氣及許多非金屬介質(zhì)的熱導(dǎo)率，且具有流動(dòng)性，因而可實(shí)現(xiàn)快速高效的熱量輸運(yùn)能力，這相對(duì)于已有的散熱方式而言是一個(gè)實(shí)質(zhì)性的拓展。這種低熔點(diǎn)液體金屬以遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)流動(dòng)工質(zhì)的熱傳輸能力，最大限度地解決了高密度能流的散熱難題。低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展由于液體金屬具有遠(yuǎn)20低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

特別是，由于采用了液體金屬，散熱器可作得很小且易于通過功耗極低的電磁泵驅(qū)動(dòng)，由此可實(shí)現(xiàn)整體集成化的微型散熱器。可以預(yù)計(jì)，作為一種同時(shí)兼有高效導(dǎo)熱和對(duì)流散熱特性的技術(shù)，液態(tài)金屬散熱將有望成為新一代最理想的超高功率密度熱傳輸技術(shù)之一。低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展特別是，由于采用了21低熔點(diǎn)液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

而且，隨著今后各類高功