机械工程实验-个人报告.docVIP

機械工程實驗(一)-個人報告 散熱片 班級:車輛三甲 學號姓名:劉騰鴻 指導老師:魏慶華 摘要 散熱片在電子工程設計的領域中被歸類為「被動性散熱元件」，以導熱性佳、質輕、易加工之金屬（多為鋁或銅，銀則過於昂貴，一般不用）貼附於發熱表面，以複合的熱交換模式來散熱。 .簡介: 所謂的主動性散熱、被動性散熱是如何界定？主要是以需不需要額外的驅動能源才能執行散熱來分別，散熱片是最典型的被動性散熱元件，除此之外熱導管（heat pipe）也是近年來日益普及與推崇的被動性散熱元件，至於主動式散熱元件則有散熱風扇（用馬達、電力驅動）、水冷循環等。 為了強化散熱片的散熱效率，一般還會採取兩個手段，一是與發熱表面間不採行直接貼附接觸，而是在兩接面間追加塗抹「導熱膏」，導熱膏能夠加強熱傳導效率，勝過兩金屬直接貼觸，另一則是增加散熱片的散熱面積，增加面積的方式即是將散熱片以溝槽化方式設計，以溝槽來增加散熱面積。 .原理: 散熱片做成一格一格而不做成一整塊，主要是要增加本身的表面積，也就市增加與空氣接觸的面積，藉以得到較佳的散熱效果。熱氣導向的位置，若有安裝風扇，則由風扇提供的風力達到強制對流的效果，若無風扇，則熱氣上升，像散熱器上方逸散出去。 . 種類 1.鋁擠型散熱片 為使用最廣泛之散熱片製程，製造方式係將鋁錠預熱，加溫至約520~540℃，於高壓下讓鋁液流經擠型模具，做出具連續平行溝槽之散熱片初胚，再經由二次加工，將初胚裁剪、剖溝後製成散熱片。一般常用的鋁擠型材料為#6063，其具有良好熱傳導率(約160~180 W/m.K)與加工性，為最普遍應用之製程。鋁擠型散熱片由於資本投資與生產成本較低，且具有低技術門檻、模具費低、開發期短之優點，普遍用於較不受空間限制之桌上型電腦與伺服器上。鋁擠型散熱片受限於製程方式，其形狀單純、欠缺變化，難以適應新產品的開發，且散熱鰭片(Fins)細長比有其限制(約15)，在有限空間下難以提高散熱面積與熱傳效率，故散熱效果較差。在桌上型電腦工作頻率已達到3 GHz以上，鋁擠型散熱片的空間已受到壓縮，需尋求技術與材料上的進一步突破。再者，鋁擠型散熱片由於技術門檻低與價格低之因素，獲利空間有限，於獲利不易下，其生產重心已逐漸轉往大陸。 ?2.鋁壓鑄型散熱片? 在鋁擠型外，另一個常被用來製造散熱片的製程方式為鋁壓鑄型散熱片。其製程係將鋁錠熔解成液態後，充填入金屬模型內，利用壓鑄機直接壓鑄成型，製成散熱片，壓鑄型散熱片可依需求作成複雜形狀，亦可配合風扇及氣流方向作出具有導流效果的散熱片，且能做出薄且密的鰭片來增加散熱面積，故普遍用於受空間限制的筆記型電腦上。一般常用的壓鑄型鋁合金為#ADC12，由於壓鑄成型性良好，適用於做薄鑄件，但因熱傳導率較差(約96 W/m.K)，現在國內多以#1070鋁料來做為壓鑄材料，其熱傳導率高達200 W/m.K左右，具有良好的散熱效果，但是以#1070鋁料來壓鑄存在著一些如下所述之問題：? (1)壓鑄時表面流紋及氧化渣過多，會降低熱傳效果。(2)冷卻時內部微縮孔偏高，實質熱傳導率降低(K200 W/m.K)。(3)模具易受侵蝕，致壽命較短。(4)成型性差，不適合薄鑄件。(5)材質較軟，容易變型。 就以上所言，如何改良材料壓鑄特性，增加熱傳導率，以符合壓鑄型散熱片之散熱及節能需求，實為業界努力的方向。? 3.改良式鋁壓鑄製程散熱片 改良式鋁壓鑄製程散熱片為壓鑄式製程的延伸，其特點為先將沖壓鰭片插入線切割成之微小間隙模具內，再將鋁液快速充填進去，而將插入之鰭片與散熱片底板結合，此製造方式之接合界面阻抗要比接合型製程散熱片來得低，其細長比大(60)，鰭片可採用熱傳導率較佳之材料以提高散熱能力，並降低系統耗能，但其缺點為鰭片插入不易，影響其量產性。 ? 4.接合型製程散熱片 傳統型之鋁擠型或壓鑄型製程，基本上其細長比均有其極限(約15)，因此在相同體積下，難以藉由提高鰭片密度與減少鰭片厚度來增加散熱面積。為了突破細長比限制以因應電子元件日愈增加的散熱量，可採用接合型散熱片。接合型製程散熱片之方式，係利用鋁擠型擠出具有溝槽之散熱片底板，再將鋁或銅板片做成一片片鰭片後，插入散熱片底板之溝槽上，利用導熱膠或焊錫，將兩者接合。此製程之優點為散熱片細長比可高達60倍以上，散熱效果佳，且鰭片可選用不同材質製作，缺點為需利用導熱膠或焊錫作接合，會存有界面阻抗的問題，而影響其散熱能力。接合型散熱片之製造成本較高，底板部份常需要特別加工處理，且大量生產不易。 ?5.可撓性製程散熱片 可撓性製程散熱片為新近開發之製程，其方式是先將銅或鋁之薄板片，以成型機折成一體成型之鰭片，然後以穿刺模將上下底板固定，再利用硬焊方式，與機械加工過之底板