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、強化措施及一些新的強化散熱技術(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化導熱的導熱界面材料使用更多的新型散熱片和風扇強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化導熱的導熱界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行散熱。例如鋁鎂合金筆記本電腦外殼散熱相當好。相比傳統(tǒng)的塑料外殼來說，對筆記本整體散熱性能提升很多。這種設(shè)計的另一大好處是，降低不必要的風扇運轉(zhuǎn)造成的電力損耗及噪音。使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、待機時間更長。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)計在筆記本電腦的四周和底部。工作時內(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道導流設(shè)計，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，對流，輻射。任何散熱器都會同時使用以上三種熱傳遞方式，只是側(cè)重點有所不同。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的方式傳遞到散熱片；然后，到達散熱片的熱量，再通過其他方式如風扇吹動將熱量送走。筆記本電腦的散熱原理對于筆記本電腦散熱器，熱由9筆記本電腦的散熱原理

整個散熱過程包括四個環(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，是熱的傳導體；第三是散熱風扇，是增加傳熱傳導的媒介；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散熱過程包括四個環(huán)節(jié)：第一是10筆記本電腦的散熱原理

熱管散熱+風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+風冷散熱是目前筆記本電11采用可強化導熱的導熱界面材料導熱界面材料種類特點軟性導熱硅膠絕緣墊良好的導熱能力和絕緣特性，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)計要求。導熱硅脂高溫時融化呈液態(tài)，可流動填補界面空氣提高散熱效率，導熱系數(shù)高于軟性導熱硅膠絕緣墊，導熱硅脂易老化，穩(wěn)定性差液態(tài)縫隙填充材料物理化學性質(zhì)穩(wěn)定，在室溫或高溫下固化，良好的環(huán)保性相變導熱材料在相變過程中會吸收和放出大量的熱，可作為能量存儲器，不易吸灰，容易使用及運輸，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，導熱系數(shù)較高，石墨比較脆弱，需要鋁箔包裹采用可強化導熱的導熱界面材料導熱界面材料種類特點軟性導熱硅膠12使用更多的新型散熱片和風扇強化散熱

當前的技術(shù)現(xiàn)狀是，各類計算機芯片普遍采用受迫對流空氣來冷卻發(fā)熱器件，即通過擴展肋片，改進氣流分布，增大風壓，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，各類新型風扇的研究也是日新月異使用更多的新型散熱片和風扇強化散熱當前的技術(shù)現(xiàn)狀是，13使用更多的新型散熱片和風扇強化散熱使用更多的新型散熱片和風扇強化散熱14使用更多的新型散熱片和風扇強化散熱

然而，此種方式的冷卻效率與風扇速度成正比，因而會產(chǎn)生明顯噪音；而且一旦微器件發(fā)熱密度過高時，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扇強化散熱然而，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

隨著計算機芯片集成度的飛速增長，要求的換熱強度越來越高，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)在市場上。液體因單位體積熱容遠大于氣體，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，液冷可能會成為一個主流。液冷技術(shù)的提出隨著計算機芯片集成度的飛速增長，要求17低熔點液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

眾所周知，金屬具有遠高于非金屬材料的熱導率，因而在許多特殊場合具有重要用途。而計算機芯片一般工作在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)的會屬作為冷卻流體，則可望產(chǎn)生優(yōu)異的散熱性能。低熔點液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展眾所周知，金屬具有18低熔點液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

以低熔點金屬或其合金作為冷卻流動工質(zhì)的計算機芯片散熱方法，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金屬如鎵或更低熔點的合金如鎵銦等，因而整套裝置可做成具有對流冷卻方式的純金屬型散熱器。低熔點液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展以低熔點金屬或其19低熔點液體金屬散熱技術(shù)的提出與發(fā)展

由于液體金屬具有遠高于水、空氣及許多非金屬介質(zhì)的熱導率，且具有流動性，因而可實現(xiàn)快速高效的熱量輸運能力，這相對于已有的散熱方式而言是一個實質(zhì)性的拓展。這種低熔點液體金屬以遠高于傳統(tǒng)流動工質(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20低熔點液體金屬散熱技術(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，由此可實現(xiàn)整體集成化的微型散熱器?？梢灶A計，作為一種同時兼有高效導熱和對流散熱特性的技術(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