散熱器 P211--P252
散熱器
散熱器是依靠增加元件散熱表面積而增強某元件散熱的器件
牛頓定律: Q = h . A . (Tw-Tf)
Q = 元件總散熱量
A = 元件表面積
Tw= 元件表面溫度
Tf= 周圍流體溫度
h = 熱傳導系數
從這個方程可以看到:給定Q, h 和Tf, 元件的表面積(A)越大,元件的表面溫度(Tw)越低
最常用的散熱器類型是有翅片的散熱器
–翅片是由擠壓,molding, 或machining得到
–由傳熱材料粘合上去的
最常用的散熱器材料是鋁和銅
–造價低
–易于加工
這些材料的熱膨脹系數很大(TCE)
所以,這些材料的散熱器不能用于TCE很低的封裝(如氧化鋁),對于這一類的封裝則需要用TCE也很低的散熱器,或使用粘合材料來粘接封裝和散熱器
散熱器的類型
散熱器類型:
–沖壓式Stampings
–擠壓式Extrusions
–聯結式Bonded/Fabricated
–折疊式Folded
–液體冷卻冷板Liquid-cooled cold plates
–Casting
沖壓式散熱器:
–銅或鋁金屬片
–造價低,用于低功率元件散熱
擠壓式散熱器:
–可以用于功率較大的元件
–可以是擠壓式,交叉擠壓式或鋸齒類型
–受到高度-間隙比值和翅片厚度的限制
聯結式散熱器Bonded/Fabricated Heat Sinks:
–屬于高性能的散熱器
–沒有高度-間隙比值和翅片厚度的限制
翅片折疊式散熱器Folded-Fin Heat Sinks:
–把具有皺紋的薄金屬片聯結或焊到金屬底板上
–散熱器具有較小的截面
液體冷卻冷板Liquid-Cooled Cold Plates:
–在塊中有管子或通道
–用于功率為500 -30,000 W/m2元件的散熱
鑄式散熱器Casting Heat Sinks:
–大體積產品中的高密度翅片散熱器
–熱傳導率不高

散熱器的類型

交叉擠壓式散熱器(可以用于流體不只沿一個方向流動的情況)
翅片聯結式散熱器(可用于需要大表面積的情況)
翅片折疊式散熱器(可以用于增加表面積)
主動式散熱器Active Heat Sinks(可用于局部冷卻)

散熱器效率
散熱器效率定義如下:
η= Q / (m.c.ΔTsA)
Q = 總熱流
m = 空氣質量流率
c = 冷卻流體的比熱
ΔTsA= 散熱器和冷卻流體之間的平均溫度差

Type of Heat Sink        η Range, %
Stampings and Flat Plates   10-18
Finned Extrusions           15-22
Impingement Flow Heat Sinks   25-32
Fully Ducted Extrusions    45-58
Ducted Pin-Fin,Bonded and Folded Fins  78-90

散熱器材料Heat sink material Thermal Conductivity(W/m-C)

Icepak資料下載:  Icepak高級建模(456頁).pdf

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