?插片散熱器是一種散熱裝置,主要由基板和插片兩部分組成?;逋ǔJ且粔K具有良好導(dǎo)熱性的金屬板,如鋁合金板,它是熱量傳導(dǎo)的基礎(chǔ)部件。插片是一片片薄的金屬片,材質(zhì)一般也是鋁合金等導(dǎo)熱性能好的金屬,這些插片垂直于基板,通過(guò)一定的工藝(如擠壓、焊接等)與基板緊密連接。插片的形狀多樣,常見(jiàn)的有波浪形、平板形等,其目的是增加散熱面積。
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散熱器自身結(jié)構(gòu)因素
插片數(shù)量與密度:插片數(shù)量越多、密度越大,散熱面積就越大。例如,當(dāng)插片數(shù)量從 10 片增加到 20 片時(shí),在其他條件相同的情況下,散熱面積可能會(huì)增加近一倍。更多的插片可以提供更多的表面與空氣接觸,從而增強(qiáng)熱對(duì)流,提高散熱效率。然而,插片密度也不能過(guò)高,否則會(huì)影響空氣在插片間的流動(dòng),導(dǎo)致空氣流動(dòng)阻力增大,降低熱對(duì)流效果。
插片形狀:不同形狀的插片對(duì)散熱效率有顯著影響。波浪形插片相比于平板形插片,能夠增加空氣在其表面的擾動(dòng)。當(dāng)空氣流經(jīng)波浪形插片時(shí),會(huì)形成更多的紊流,使得熱量更容易傳遞到空氣中。這種形狀的插片可以使散熱效率比平板形插片提高 20% - 30% 左右。此外,還有一些特殊形狀的插片,如帶有溝槽或鰭片的插片,也能通過(guò)增加表面積和空氣擾動(dòng)來(lái)提高散熱效率。
基板厚度和材質(zhì):基板是熱量傳導(dǎo)的重要通道。較厚的基板能夠儲(chǔ)存更多的熱量,在短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)有更好的散熱穩(wěn)定性,但過(guò)厚的基板會(huì)增加熱阻,不利于熱量快速傳遞到插片。一般來(lái)說(shuō),合適的基板厚度在 2 - 5mm 之間。在材質(zhì)方面,銅基板的導(dǎo)熱系數(shù)比鋁基板高,使用銅基板的插片散熱器能夠更快地將熱量從熱源傳導(dǎo)到插片,大約是鋁基板散熱器導(dǎo)熱速度的 1.5 - 2 倍,從而提高散熱效率。
外部環(huán)境因素
空氣流速:空氣流速是影響熱對(duì)流的關(guān)鍵因素。當(dāng)空氣流速增加時(shí),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)插片表面的空氣量增多,帶走的熱量也隨之增加。例如,在自然對(duì)流(空氣流速約 0.1 - 0.2m/s)的情況下,插片散熱器的散熱效率較低;而在強(qiáng)制風(fēng)冷(空氣流速達(dá)到 2 - 5m/s)的環(huán)境下,散熱效率可以提高 3 - 5 倍。這是因?yàn)楦咚倭鲃?dòng)的空氣能夠迅速將插片表面的熱量帶走,降低插片表面的溫度,從而維持良好的散熱效果。
環(huán)境溫度:環(huán)境溫度直接影響散熱的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),插片散熱器與周圍空氣的溫差較大,熱量更容易從散熱器傳遞到空氣中。例如,在 20℃的環(huán)境溫度下,散熱器與空氣的溫差可能達(dá)到 50℃,散熱效果較好;而在 35℃的環(huán)境溫度下,溫差可能只有 35℃,散熱效率會(huì)有所降低。根據(jù)牛頓冷卻定律,散熱速率與溫差成正比,所以較低的環(huán)境溫度有利于提高散熱效率。
與熱源的接觸因素
接觸面積和壓力:插片散熱器與熱源之間的接觸面積越大,熱量傳導(dǎo)就越充分。例如,當(dāng)散熱器與 CPU 接觸時(shí),如果接觸面積達(dá)到 100%(理想狀態(tài)),熱量能夠最大限度地從 CPU 傳導(dǎo)到散熱器。同時(shí),適當(dāng)?shù)慕佑|壓力也很重要,它可以減小接觸熱阻。通過(guò)使用導(dǎo)熱硅脂和合適的安裝方式(如螺絲緊固)來(lái)增加接觸壓力,能夠使散熱器與熱源之間的接觸更加緊密,提高熱量傳導(dǎo)效率。
導(dǎo)熱介質(zhì):在散熱器與熱源之間通常會(huì)使用導(dǎo)熱介質(zhì),如導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片等。導(dǎo)熱硅脂的導(dǎo)熱系數(shù)越高,就越有利于熱量從熱源傳遞到散熱器。優(yōu)質(zhì)的導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到 5 - 10W/(m?K),相比普通導(dǎo)熱硅脂,能夠有效降低接觸熱阻,提高散熱效率。導(dǎo)熱墊片則可以填充散熱器與熱源之間的微小間隙,確保熱量能夠順利傳遞。