散熱片的應用
發(fā)布時間:2012年04月27日 點擊數:
東莞佳盛五金專業(yè)生產散熱片。 散熱片的應用方式散熱片 的選用, 最簡單的方式是利用熱阻的概念來設計, 熱阻是電子熱管理技術中很重要的設計參數, 定義為
R=ΔT / P
其中ΔT 為溫度差, P 為晶片 之熱消耗。 熱阻代表元件熱傳的難易度, 熱阻越大,元件得散熱效果越差, 如果熱阻越小, 則代表元件越容易散熱。 IC 封裝加裝散熱片 之后會使得晶片 產生的熱大部分的熱向上經由散熱片 傳遞, 由熱阻所構成之網路來看, 共包括了由熱由晶片 到封裝外殼之熱阻 Rjc, 熱由封裝表面到散熱片底部經由介面材料到散熱片 底部之熱阻 Rcs, 以及熱由散熱片 底部傳到大氣中之熱阻 Rsa 三個部分。
Rjc 為封裝本身的特性, 與封裝設計有關, 在封裝完成后此值就固定, 須由封裝設計廠提供。
Rjc=(Tj-Tc) / P
Tj 為晶片 介面溫度, 一般在微電子的應用為 115℃~180℃, 而在特定及軍事的應用上則為 65~80℃。 Ta 的值在提供外界空氣時為 35~45℃, 而在密閉空間或是接近其他熱源時則可定為 50~60℃。
Rcs 為介面材料之熱阻, 與介面材料本身特性有關, 而散熱片 設計者則須提供 Rsa 的參數。
Rcs=(Tc-Ts) / P
Rsa=(Ts-Ta) / P
Rcs 和表面光滑度、介面材料的材料特性以及安裝壓力以及材料厚度有關,由於一般設計時常會忽略介面材料的特性, 因此需特別注意。 由熱阻網路來看,可以得到熱阻的關系為
散熱片 的作用即是如何使用適當的散熱片 使得晶片 的溫度 Tj 保持在設定值以下下。 然而散熱設計時必須考慮元件的成本, 圖三則為幾種傳統(tǒng)散熱片 及元件的成本和性能估算,性能佳的散熱片 成本一般較高, 如果散熱量較小的設計, 就可以不必用到高性能高成本的散熱元件。 散熱設計時必須了解散熱片 的制作成本及性能的搭配, 才能使散熱片 發(fā)揮最大效益。
散熱片的材料
傳統(tǒng)散熱片 材料為鋁, 鋁的熱傳導性可達 209W/m-K, 加工特性佳, 成本低,因此應用非常廣。 而由於散熱片 性能要求越來越高, 因此對於散熱片 材料熱傳導特性的要求也更為殷切, 各種高傳導性材料的需求也越來越高。 銅的熱傳導率 390W/m-K, 比起鋁的傳導增加 70%, 而缺點是重量三倍於鋁, 每磅的價格和鋁相同, 而更難加工。 由於受限於高溫的成型限制, 無法和鋁同樣擠型成形, 而銅的機械加工花更多時間, 使加工機具更易損毀。 然而當應用的場合受限於傳導特性為重點時, 銅通??勺鳛樘娲茫?此外利用銅做為散熱片 的底部可提升熱傳擴散的效率, 降低熱阻值。
AlSiC 是目 前最新的材料, 混合各種鋁合金以制成特殊的物理性質, 控制的熱膨脹、 高傳導性以及顯著的強度使得 AlSiC 更有吸引力, 由於成本的關系, 這種材料一般用在底部及作為功率模組底部和晶片 直接接觸的基板。
一些增進散熱的材料如高導熱的 polymer、 碳為基材的化合物, 金屬粉沫燒結, 化合的鉆石以及石墨等都是目 前受矚目 的熱傳導材料。 然而最需要的性質是什麼? 控制的傳導性、 高加工性、 低重量、 低熱膨脹系數、 低毒性以及更重要的是成本必須低於鋁。 許多新材料的物理特性高於鋁, 但價格也多了許多倍。
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