散热设计以及材料
电脑散热技术的发展趋势
电脑散热技术的发展趋势随着电脑性能的不断提升和使用需求的增加，电脑散热成为了一个重要的技术问题。
良好的散热系统能够保证电脑的稳定性和寿命，而不断发展的散热技术也为我们提供了各种解决方案。
本文将介绍电脑散热技术的发展趋势。
一、新型散热材料的应用在过去，常见的电脑散热材料主要是铝和铜，它们具有良好的散热性能。
然而，随着技术的发展，新型散热材料开始逐渐应用于电脑散热领域。
比如，石墨烯具有优异的导热性能和导电性能，被认为是一种理想的散热材料。
未来，我们可以预见，新型散热材料的应用将会进一步提高电脑散热效果。
二、液冷技术的发展液冷技术作为一种高效的散热方式，已经在一些高性能电脑中得到了应用。
液冷系统通过将冷却液流经电脑内部的散热部件，将产生的热量带走，达到散热的效果。
未来，随着技术的进一步成熟和价格的下降，液冷技术有望在更多的电脑中得到推广和普及。
三、风扇技术的创新风扇作为电脑散热系统中的核心组件，其性能的提升对于电脑散热效果的改善至关重要。
传统的机械风扇通过旋转产生气流，达到散热的目的。
然而，这种风扇存在噪音大、易损坏等问题。
随着技术的发展，静音风扇、无刷风扇等新型风扇逐渐应用于电脑散热系统中，改善了散热效果的同时降低了噪音和维护成本。
四、热管技术的改进热管是一种高效的散热装置，通过液体的蒸发和冷凝过程，将热量从热源传导至散热器。
目前，热管技术已经在一些高性能电脑中得到了应用，并取得了显著的散热效果。
未来对热管技术的研究和改进将进一步提高其散热效果，并推动其在更多场合的应用。
五、智能散热系统的出现随着人工智能技术的发展，智能化散热系统也逐渐出现。
智能散热系统能够根据电脑的负载情况和温度变化，自动调节散热功率和散热风扇的转速，以达到最佳的散热效果。
这种智能化的散热系统将更好地保护电脑硬件，并提高电脑的性能表现。
六、散热设计的优化散热设计是电脑散热技术中至关重要的一环。
优化的散热设计可以提高散热效果，减少散热系统对于电脑整体结构的占用空间。
散热解决方案
散热解决方案散热是指将电子设备内部产生的热量迅速传导到周围环境中，以保持设备正常工作温度的过程。
随着电子设备性能的不断提高和功耗的增加，散热问题也日益突出。
为了解决散热问题，人们提出了许多解决方案。
1. 散热设计散热设计是指在产品设计过程中考虑散热问题，通过合理的结构、布局和材料选取等措施来提高散热效果。
例如，采用散热片、散热鳍片等结构来增大散热面积，增加散热效率；合理设置风道和散热孔，以促进空气流动和热量传导；选用散热性能好的材料，如铝合金、铜等，来提高散热效果。
2. 散热材料散热材料是指具有良好散热性能的材料，可以快速将热量传导和辐射到周围环境中。
常用的散热材料包括导热胶、导热硅脂、导热绝缘胶垫等。
这些材料具有导热性能好、绝缘性能好、耐高温等特点，可以有效提高散热效果。
3. 散热风扇散热风扇是常用的散热解决方案之一，通过风扇的旋转产生风流，将热量带走。
风扇可以采用直流风扇、交流风扇等不同类型，根据设备功耗和散热需求选择合适的风扇。
同时，还可以通过设计合理的风道和散热孔，以提高风扇的散热效果。
4. 金属散热片金属散热片是一种常用的散热解决方案，如铝合金散热片、铜散热片等。
金属散热片通过其良好的导热性能，将热量迅速传导到散热面，并通过自然对流或利用风扇帮助散热。
金属散热片具有散热效果好、耐高温、结构稳定等特点，广泛应用于电脑、手机、电视等电子设备中。
5. 散热管散热管是一种将热量传导到散热面的管道，通常由金属材料制成。
散热管通过管道内的工质在蒸发和冷凝的过程中，不断将热量从热源处传导到散热面。
散热管具有传导效果好、可弯曲、结构紧凑等特点，适用于狭小空间和高功率设备的散热需求。
总之，散热问题在电子设备中十分重要，需要综合考虑散热设计、散热材料、散热风扇、金属散热片、散热管等多种解决方案。
通过合理的设计和选择，可以提高设备的散热效果，保证设备的正常工作温度，延长设备的使用寿命。
散热器设计方法
散热器设计1.常用散热器介绍对于安装在PCB表面的元器件来说，其内部热量主要通过热传导的方式进入PCB和元器件表面，之后通过对流换热和热辐射的方式进入周围环境；由于元器件表面的面积要远小于PCB表面积，所以通过元器件表面散热的热量相对较少，因此我们在元器件表面安装散热器，使得元器件上方的散热面积得到扩展（如上图所示），更多热量通过热传导的方式进入元器件上表面，之后再由散热器进入周围环境中。
散热器的材料、加工工艺和表面处理是散热器生产的三个重要因素，会影响到散热器的性能和价格。
1.1散热器材料散热器的材料主要有：铝、铝合金、铜、铁等。
铝是自然界中存储最丰富的金属元素，而且质量轻、抗腐蚀性强、热导率高，非常适合作为散热器的原材料。
在铝中添加一些金属形成铝合金，可以答复提升材料的硬度。
在上章的材料介绍中，我们知道铜的导热率是最好的（比铝高将近一倍），但是它的密度也比铝要大3倍，所以相同体积的散热器要比铝重很多；铜存在着加工难度大、熔点高、不易挤压加工以及成本高等缺点，所以铜散热器的应用要比铝合金少很多，但是随着对电子产品性能要求的越来越高，导致单位体积的功耗大幅增加，所以铜材料散热器的应用越来越多。
1.2散热器加工工艺散热器的加工工艺主要有CNC、铝挤、压铸、铲齿、插齿、扣Fin。
1. 铝挤型：铝挤型散热器是将铝锭加热至460℃左右，在高压下让半固态铝流经具有沟槽的挤型模具，挤出散热器的初始形状，之后再进行切断和进一步加工。
——铝挤型工艺无法精确保证散热器的平面度等尺寸要求，所以通常后期还需要进一步加工。
1, 铝挤型散热器模具成本可以分摊到每一个散热器中，对于大批量产的应用成本较低；2, 齿片高度和齿片间距的比值（Z/X）有限制，通常不建议超过15。
2. 压铸：压铸是一种将熔化合金液体在高压的作用下高速填充钢制模具的型腔，并使合金液体在压力下凝固而形成铸件的加工方法；压铸散热器如下图所示，其尺寸不够精确、表面不光洁（热辐射小）以及星体复杂等特点，后期需要进一步加工；1, 压铸散热器的成本主要在于压铸模具、原材料、机加工和表面处理等，其模具成本较高，适合大批量生产的场合（分摊模具成本）；2, 压铸散热器形态比铝挤压性散热器更加多样性，但是散热性能相对更差；3. 铲齿：铲齿是将长条状金属板材通过机械动作，成一定角度将材料切除片状并进行校直，重复切削形成排列一直的翅片结构，如下图所示；铲齿散热器没有模具费用，适用于小批量生产需要的场合，其生产成本主要是：原材料、铲齿加工、CNC加工、表面处理等，铝合金和铜是常用的铲齿散热器材料。
NB-散热设计指导书
設計指導書<散熱系統設計簡介>目錄●熱傳導的方式及其原理———————————————————— 2熱傳導(conduction)熱對流(convection)輻射(radiation)●筆記型電腦散熱設計的基本概念———————————————— 4●散熱模組的重要元件————————————————————— 4散熱塊（heat sink）導熱管（heat pipe）風扇（fan）TIM●散熱設計的流程—————————————————————— 7●散熱設計的指南—————————————————————— 7一、熱傳導的方式及其原理原理：溫差致使熱能從高溫傳向低溫方式：熱傳導：熱量通過固體介質傳導熱對流：通過固體表面和液體之間以及氣體間傳遞輻射：熱量通過電磁波傳導●熱傳導Fourier`s Law：Q=-KA△T/△LQ：熱轉移率A：熱量流動的截面積△T/△L：溫度斜率K：散熱係數（W/mk），AL=230Cu=380Mylar=1.8●熱對流Newtonian cooling Law：Qc=hc As (Ts-Ta)Qc：熱傳遞率As：表面積Ts：固體表邊溫度Ta：環境溫度Hc：散熱係數（W/in²ºC），自然傳導=0.0015~0.015被迫傳導=0.015~0.15●輻射Qa=εσ)(4421Ta Ts AF --Qa ：輻射率ε：放射率，0<ε<1 σ:Stefan-Boltzmann 常數 A ：表面積21-F ：有效面積係數Ts ：物體s 的溫度 Ta ：物體a 的溫度 ● 熱傳導、熱對流、輻射相結合（如：圖1） ●熱阻R=V/I （V ≡△T ；I ≡Q ） 熱傳導：k R =△L/K k A 熱對流：s R =1/hc As 圖1輻射：/)(Ta Ts Ra -=εσ)(4421Ta Ts AF --二、 筆記型電腦散熱設計的基本概念1． 散熱設計的目的：筆記本所消耗的能量最後都以熱量的形式釋放出來，而散熱設計必須能適應CPU 、所有關鍵元器件（HDD 、FDD 、CD-ROM 、PCMCIA 等）、所有晶片（Chipset 、VGA 、RAM 、Audio 等）的溫度規格。
汽车轿车散热器设计规范
汽车轿车散热器设计规范首先，散热器的结构通常由散热管、散热芯和罩壳组成。
散热管用于将热量从发动机水箱中传递到散热芯，散热芯将热量分散至空气中，而罩壳则用于保护散热器内部的组件。
在设计散热器的结构时，应考虑到散热管的布局和数量，以及散热芯的导热性能等因素，以确保散热器能够高效地散热。
其次，散热器的材料选择也至关重要。
散热器通常采用铝合金材料，因其具有优良的导热性和轻量化的特点。
此外，散热芯的制造材料也需要具备高导热性和耐腐蚀性，以确保长期稳定的散热性能。
第三，散热器的尺寸应根据汽车的功率和散热需求来确定。
一般来说，散热器越大，其散热效果就越好。
但是，太大的散热器可能会对车身空间造成限制，因此在设计时需要进行合理的权衡和优化。
此外，散热器的尺寸也需考虑到与发动机的连接方式以及整体的车辆空气动力学设计等因素。
同时，散热器通常需要配备冷却风扇来增强散热效果。
冷却风扇的选用应根据散热器的尺寸和散热需求来确定。
冷却风扇的设计规范包括风扇叶片数目、直径、转速、电动机功率等。
在设计冷却风扇时，应考虑到风路设计的合理性，以最大限度地提高散热效果。
最后，汽车轿车散热器的设计需要参考相关的测试标准和规范。
例如，ISO5750标准规定了汽车散热器的性能测试方法，其中包括散热器的温度差、散热量、风阻等参数的测定方法。
遵循这些测试标准和规范，可以确保散热器的设计和性能符合行业要求。
总之，汽车轿车散热器的设计规范主要涉及结构、材料、尺寸、冷却风扇和测试标准等方面。
了解和遵守这些规范，可以保证汽车散热器的高效散热性能，提高汽车的可靠性和性能。
机箱的导热结构与散热风扇布局设计
机箱的导热结构与散热风扇布局设计在计算机的使用中，散热是一个非常重要的问题。
随着计算机性能的不断提高，设备内部产生的热量也越来越大，如果不能及时有效地散热，就会导致计算机出现过热的问题，进而影响计算机的性能和寿命。
而机箱的导热结构和散热风扇布局的合理设计，能够有效地解决这个问题。
一、导热结构设计良好的导热结构设计可以提高机箱散热的效果，让热量能够尽快地从内部散出去。
在导热结构设计中，需要考虑以下几个因素：1.导热材料的选择：导热材料是实现散热的基础。
常见的导热材料有铜和铝等金属，它们具有良好的导热性能。
在机箱的导热结构设计中，应当采用高导热性能的材料，以提高散热效果。
2.散热片的设计：散热片是导热结构中的重要组成部分，它能够将热量传导到外部环境中。
在散热片的设计中，可以采用大面积的设计，增大散热片的表面积，提高散热效果。
同时，还可以通过增加散热片的数量，提高散热的能力。
3.散热管的应用：散热管是一种可以将热量传导到机箱其他部位的装置。
在导热结构设计中，可以通过合理地布置散热管，将热量传导到机箱的其他区域，实现整体的散热效果。
二、散热风扇布局设计散热风扇的布局是机箱散热的重要方面。
合理的布局设计可以有效地降低设备的温度，保证计算机的正常运行。
在散热风扇布局设计中，应当考虑以下几个因素：1.前后风扇的布置：前后风扇布置是机箱散热的关键。
前置风扇可以将外部的新鲜空气吹入机箱，降低设备的温度。
而后置风扇则将热量从机箱内部排出，保证空气的流通。
前后风扇的布局设计应当合理，以达到最佳的散热效果。
2.侧面风扇的设置：侧面风扇是一种辅助散热的设备，它可以将热量从设备内部直接排出。
在散热风扇布局设计中，可以考虑在机箱的侧面设置风扇，以提高散热效果。
3.散热风道的设计：散热风道是将热量从机箱内部排出的通道。
在散热风扇布局设计中，应当注重散热风道的设计，确保热风能够顺利地从机箱内部排出。
总之，机箱的导热结构与散热风扇布局设计是解决计算机散热问题的关键。
散热器制造工艺流程
散热器制造工艺流程散热器是一种用于散热的设备，广泛应用于电子设备、汽车发动机、冷却塔等领域。
下面是散热器的制造工艺流程：第一步：原材料准备散热器的主要原材料包括铝合金、铜合金、铜铝复合材料等。
在制造散热器之前，需要对原材料进行检查和准备。
首先，检查原材料的质量和规格是否符合要求。
然后，根据散热器的设计要求，选择合适的原材料进行切割和加工。
第二步：冲压加工冲压是散热器制造流程中的重要环节。
首先，根据设计图纸，将原材料进行冲压、剪断和弯曲等操作，制作出散热器的各个零部件。
冲压过程中，需要控制好冲压力度和角度，以确保零件的尺寸和形状精确、一致。
第三步：焊接焊接是将散热器各个零部件进行连接的过程。
常用的焊接方法包括点焊、氩弧焊和激光焊接等。
在焊接过程中，需要控制好焊接温度和时间，以确保焊接接头的质量和强度。
第四步：铆接和装配铆接是散热器制造过程中的另一个重要环节。
将焊接好的零部件通过铆接将其固定在一起。
铆接可以提高散热器的强度和稳定性。
在装配过程中，需要将各个零部件按照设计要求组装在一起，并进行质量检验和调整。
第五步：表面处理表面处理是为了提高散热器的防腐蚀性能和外观质量。
常用的表面处理方法包括阳极氧化、镀锌、涂装等。
通过表面处理，可以增加散热器的耐用性和美观性。
第六步：质量检验在散热器制造工艺流程的各个环节都需要进行质量检验。
包括原材料质量检验、产品尺寸检测、焊接接头强度测试和表面质量检验等。
通过质量检验，可以确保散热器的质量符合要求。
第七步：包装和运输最后一步是散热器的包装和运输。
根据散热器的规格和尺寸，选择合适的包装材料，将散热器进行包装，以保护其不受损坏。
然后，将包装好的散热器送至仓库或客户现场，准备运输。
散热器的制造工艺流程包括原材料准备、冲压加工、焊接、铆接和装配、表面处理、质量检验以及包装和运输等环节。
每个环节都需要精确控制和严格检验，以确保散热器的质量和性能符合要求。
机箱散热方案
（3）采用导热硅胶等材料，提高热源与散热器之间的热传导效率。
5.散热通道设计
（1）设置合理的散热通道，提高空气流通性能。
（2）优化散热通道布局，避免局部过热。
（3）在散热通道中设置滤网，防止灰尘进入机箱，影响散热效果。
四、实施与验收
1.严格按照设计方案进行施工，确保工程质量。
4.加强设备运行管理，合理分配负载，降低设备发热量。
本方案旨在提供一种合法合规、高效可靠的机箱散热方案，为设备正常运行创造良好条件。在实际操作过程中，可根据实际情况进行调整和优化，以满足不同场景的需求。
第2篇
机箱散热方案
一、前言
鉴于电子设备在运行过程中产生的热量对设备性能及寿命的潜在影响，制定一套科学、合理、高效的机箱散热方案至关重要。本方案旨在提供一种系统性的散热策略，确保设备在稳定的工作环境下运行，同时遵循相关法规和最佳实践。
二、散热目标
1.降低机箱内部温度，确保设备在安全的工作温度范围内运行。
2.提高散热效率，减少能源消耗，提升系统稳定性。
3.设计易于维护和升级的散热系统，延长设备使用寿命。
4.符合环保要求，减少对环境的负面影响。
三、散热方案设计
1.散热材料选择
-选用具有高导热系数的材料，如铝合金或铜合金，以增强热传导效率。
4.热管理优化
-对发热元件进行合理布局，避免源集中，减少热岛效应。
-使用高性能热界面材料，如导热膏或相变导热膜，以改善热源与散热器之间的热接触。
5.散热通道优化
-设计高效的散热通道，提高空气流动效率，增加热交换面积。
-在通风口设置防尘网，以减少灰尘对散热系统的影响。
四、实施方案
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正常情况下以金刚石箔片作为中间 介质易于热量的均匀化传导（原理如上）
散热材质以及相关特性（一）
均热板（Vapor Chamber）铜制 热管（Heat Pipe） 铜制 热柱相变 散热材质 FHP
环路热管
Qread 均热版散热器
热管散热器
散热材质以及相关特性（二）
均热板散热器 铜制
VC结构：底板（蒸发区），上盖（冷凝区）， 内部毛细结构，底板和上盖间铜环（回流液体）， 冷凝液（水，甲醇等）； 原理：工作液体吸热后变成蒸汽，由蒸汽压力推 动蒸汽流向冷凝区，利用相变潜热进行传热，当 蒸汽遇到外部的冷凝时，释放热量后变成液体， 由毛细结构将液体回流到蒸发区，从而周而复始
谐振腔工作示意图
激光的工作原理及散热机理（二）
阈值升高， 斜率下降， 转换效率降 低
部分能量 转换成热 量，温度 上升 温度与阈值电流关系
量子阱增 益下降， 载流子泄 漏
产生更多热 量，节温进 一步上升
为了保持输 出功率不变， 加大驱动电 流
温度与输出P关系
激光二极管发热机理
现阶段主流散热技术（一）
激光器及其散热技术
Bruce 2017.9.29
提纲
01
激光的工作原理及散热机理 现阶段主流激光散热技术 散热材质以及特性
02
03
激光的工作原理及散热机理（一）
增益介质 激光三要素 产生激光的工作物质
粒子反转数 谐振腔
以泵浦源提供增益介质能量，实现粒子数反转 提供轴向光波，控制激光震荡
激光器结构示意图
01 02 03
超导热能力：导热系数大于106 W/M.℃
铜导热系数：400W/M.℃ 冷却能力强; 取热热流密度可达400W/cm2 无功耗冷却
现阶段主流散热技术（八）
固体传导冷却
1 示意图如下： 常用的是固体与固体接触，但是散热效果不均匀（如光源般向四周散射出）
LD 铜热沉
LD 金刚石箔片 铜热沉 同直径，同厚度的金刚石膜 和铜，金刚石膜的热传导率约为： 1500，而铜约为350； 因此，添加金刚石膜更有助 于热量的传导散发；
现阶段主流散热技术（六）
喷雾冷却
1 喷雾冷却是将冷却介质雾化后直接喷射到发热物体表面，通过液膜蒸发， 强迫对流等机理带走热量的一种方式； 2 如下为中国科技大学所做的实验数据；
现阶段主流散热技术（七）
相变冷却
1 利用冷却从液相到气相的潜热来进行散热。 2 微槽群复合相变技术是利用大功率电子元器件散热的热量使取热介质蒸发产生动能和势能，蒸汽流 动使冷凝成液体，借助取热器微槽 群的毛细力和液体重力回流与大功率电子器件紧贴的取热器，从而 实现无外加动力的封闭式散热循环；
散热材质以及相关特性（三）
均热版散热器
热管散热器具备高热传导量与速率，重量 轻且加工性佳，容易弯折与压扁，适合应用于空 间紧密系统；
热管（HP）铜制
HP结构：铜管，毛细结构，工作液体； 常温下：铜/水热管， 低温下：铜/甲醇热管、铜/丙酮热管
现阶段主流散热技术（四）
大通道热沉
1 大通道热沉也多以无氧铜加工，与平板热沉区别在于平板多了大直径的水通道（保持大速 水流），热量可及时被带走，从而降低热沉的温度； 2 热阻：0.1--0.25℃/W.cm2 ； 3 Example：此热沉可散去100-150W的热能，若此热沉温度升高25℃（150W*0.16℃/W.cm2）, 以半价转换率计算的话，50%电能转换热能，激光器最大功率则为300W； 4 运用：无氧铜表面需要添加3μm的镍，10~15μm的金（与平板一样，构造工艺上加快热传 导）
散热材质以及相关特性（三）
热柱相变 铜制 结构：超导热之热柱由铜管、底板、上盖、毛细 结构和工作液体组成。热柱的底部为蒸发区，管 体为冷凝区。 应用：热柱主要应用于CPU导热、LED工矿灯导 热等高热处理。 热柱结合相变加强原有热柱的导热性能； 环路热管 铜制
HP结构：铜管，毛细结构，工作液体； 常温下：铜/水热管， 低温下：铜/甲醇热管、铜/丙酮热管
经典散热方 式
1 循环水冷式散热系统 2 空气对流式散热系统
A
现代散热方 式 B
1 微通道管液体散热系统 2 基于热管的相变冷却散热系统
现阶段主流散热技术（二）
中小功率：风冷 电源 大功率：管道水冷热沉 LD 喷雾冷却 相变冷却 固体传导冷却
现阶段主流散热技术（三）
现阶段主流散热技术（五）
微通道热沉
优势： 1-1 有非常小的热阻，为了增加导热性，在微通道金属化之前沉积一层多晶金刚石（13W.CM-1 .K-1） 1-2 采用硅作为热层制作材料（室温下导热性1.5W.CM-1 .K-1）； 1-3 微通道中水是分层流动的，比大通道有更好的热交换； 2 热阻：0.01--0.05℃/W.cm2 ； 3 Example：假设激光最高温度不超过25℃，则这种热沉能散去500-2500W的热能 （2500W*0.01℃/W.cm2 =25℃ ），按照半价转换率可满足500W/50%=1000(min),2500/50%=5000W； 4 结构：多以多层片的微通道结构，采用的材料有硅，铜，金刚石，每层片上设计有流通冷却液的 图形和微通道，然后组合在一起构成微通道水冷器 1
平板热沉
1 平板热沉是最简单的散热方式之一，主以无氧铜作为材料，价格便宜，易加工，但是散热 效果差强人意，主要应用于脉冲激光阵列以及占空比不高的激光叠阵； 2 热阻：0.5--2℃/W.cm2 ； 3 Example：一个50W的激光热能阵列，热沉温度升高25℃（50W*0.5℃/W.cm2）,以半价转换 率计算的话，50%电能转换热能，激光器最大功率则为100W； 4 运用：无氧铜表面需要添加3μm的镍，10~15μm的金（效果更佳）