热管及电子产品散热技术
电气工程中的电气设备散热规范要求
电气工程中的电气设备散热规范要求电气设备在使用过程中会产生热量，如果不能及时有效地散热，将会对设备的性能和寿命带来不利影响。
因此，电气工程中的电气设备散热规范要求十分重要。
本文将重点介绍电气设备散热规范的要求及相关技术。
1. 散热性能评估标准电气设备的散热性能评估是确保设备工作在安全可靠状态下的基础。
通常，散热性能评估主要包括以下几个方面：1.1 散热面积要求电气设备的散热面积要求应根据设备的功率、工作条件和环境温度等因素确定。
散热面积的大小直接决定了设备是否能够有效地散热，一般来说，散热面积越大，散热效果越好。
1.2 散热介质要求散热介质通常分为自然散热和强制散热。
自然散热是指通过热传导、热辐射等方式将热量散发到周围环境中。
而强制散热是通过辅助散热设备如散热风扇等来提高散热效率。
根据具体需求，选择合适的散热介质非常重要。
1.3 散热温度限制不同类型的电气设备在工作过程中有着不同的温度限制。
根据设备的要求，应当确保设备的工作温度在一个合理的范围内，以避免设备过热而损坏。
2. 散热设计要求为了满足电气设备的散热规范要求，需要进行合理的散热设计。
以下是一些常见的散热设计要求：2.1 设备布局在电气设备的布局设计中，应当充分考虑热量的产生和散发。
将产生较多热量的元件集中放置，便于散热。
同时避免元件之间的相互干扰，以确保散热效果的最大化。
2.2 散热器设计散热器是电气设备散热的关键部件之一。
散热器的设计应充分考虑散热面积、散热介质和散热风道的设计等因素。
同时，散热器的材料和结构也应具备良好的散热性能和耐腐蚀性。
2.3 散热风扇设计对于需要强制散热的设备，散热风扇的设计非常重要。
风扇的位置、数量和风量等参数需要合理设计，以确保设备散热效果的最佳化。
同时，风扇的噪音、功耗等也需要进行充分考虑。
3. 散热测试和检测对于已完成的电气设备，还需要进行散热测试和检测，以验证其散热性能是否符合规范要求。
散热测试通常包括温度测试、散热风扇风量测试等。
电气设备的热管理与散热技术的最新进展
电气设备的热管理与散热技术的最新进展在当今科技飞速发展的时代，电气设备在各个领域的应用日益广泛，从消费电子到工业制造，从通信设备到新能源汽车，无一不依赖高效可靠的电气设备。
然而，随着电气设备性能的不断提升和集成度的逐渐增加，其发热问题也变得愈发严重。
过高的温度不仅会影响设备的性能和稳定性，还可能缩短设备的使用寿命，甚至引发安全隐患。
因此，电气设备的热管理与散热技术成为了保障设备正常运行的关键因素。
近年来，这一领域取得了一系列令人瞩目的进展，为电气设备的发展注入了新的活力。
一、电气设备热产生的原因及影响电气设备在工作过程中，电能的转换和传输不可避免地会产生热量。
例如，在集成电路中，电子的流动会与晶格发生碰撞，导致能量损耗并转化为热能；在电机中，电流通过绕组时的电阻损耗以及铁芯中的磁滞和涡流损耗都会产生大量的热。
此外，设备内部的元件之间以及元件与周围环境之间的热阻也会阻碍热量的散发，进一步加剧了温度的升高。
高温对电气设备的影响是多方面的。
首先，它会降低电子元件的性能，例如导致电阻值的变化、电容的漏电增加以及半导体器件的载流子迁移率下降等，从而影响设备的精度和可靠性。
其次，高温会加速材料的老化和氧化，缩短设备的使用寿命。
在极端情况下，过高的温度还可能导致设备的短路、起火甚至爆炸，造成严重的安全事故。
二、传统散热技术及其局限性为了应对电气设备的发热问题，传统的散热技术主要包括自然对流散热、强制风冷散热和液冷散热等。
自然对流散热是最简单也是最常见的散热方式，它依靠空气的自然流动来带走热量。
这种方式无需额外的动力装置，成本低，但散热效率也相对较低，适用于发热量较小的设备。
强制风冷散热则通过风扇等装置强制推动空气流动，增加了空气与散热表面的接触速度和流量，从而提高了散热效率。
然而，风扇的运行会产生噪音，而且在一些灰尘较多的环境中，风扇容易吸入灰尘，影响散热效果。
液冷散热则利用液体的高比热容和良好的导热性能来吸收和传递热量。
热管技术在电子散热中的应用
热管技术在电子散热中的应用第一章热管技术简介热管技术是一种高效的热传导技术，通过利用液体在管中的循环往复运动，将热量从热源端输送到冷端。
热管技术具有高热传导效率、可靠性好、不需要外部动力和维护等优点，因此在工业、航空航天、军事等领域得到了广泛的应用。
近年来，随着电子产品的不断发展和普及，热管技术在电子散热中也得到了越来越广泛的应用。
第二章电子散热的问题随着电子产品的不断升级和发展，电子元器件的功率密度也在不断提高，电子产品中产生的热量也越来越大，因此电子散热成为了一个非常重要的问题。
如果电子器件长时间运行温度过高，容易导致损坏甚至损毁，严重影响产品的性能和寿命。
因此，如何有效地解决电子散热问题成为了电子产品设计中的一个重要环节。
第三章热管技术在电子散热中的应用作为一种高效的热传导技术，热管技术在电子散热中具有很强的应用潜力。
热管作为一种被动式热管理技术，能够将产生的热量从热源端传递到冷端，并通过自然对流或强制对流的方式将热量散发到环境中，能够保持电子器件的稳定工作温度，从而提高产品的性能和寿命。
下面将分别介绍热管技术在CPU散热、LED 散热、太阳能电池板散热等领域的应用。
3.1 CPU散热CPU是电脑中最重要的部件之一，也是发热最大的部件之一。
在CPU长时间运行时，会产生大量的热量，如果不能及时散热，会导致CPU温度过高，影响电脑的性能和寿命。
传统的CPU散热方式一般采用风扇散热，但是由于散热区域的限制，单纯的风扇散热效果并不理想。
近年来，很多电脑厂商开始采用热管技术进行CPU散热。
热管采用无风扇设计，节能环保，而且由于热管的热传导效率较高，散热效果也更好。
采用热管技术的CPU散热器也越来越小巧，更加适合现代电脑的设计风格。
3.2 LED散热LED是一种半导体光源，具有功率小、耗电量低、寿命长等优点，被广泛应用于照明领域。
但是，LED也存在发热问题，如果不能及时散热，会导致LED的寿命缩短。
传统的散热方式也是通过风扇进行散热，但LED的散热面积一般比较小，传统的风扇散热效果并不理想。
热管技术在电子冷却中的应用
热管技术在电子冷却中的应用在电子设备发展的过程中，电路板的功率越来越高，需要更高效的冷却方式来保证设备的功率和寿命。
传统的散热方式已经无法满足需求，因此热管技术作为一种新型的散热方式被广泛应用于电子设备冷却中。
一、热管技术简介热管是由吸热剂、汽化空间、冷凝空间和导管四部分组成的热传输器件。
热管内充有高效工质，当电子设备被散热器散热时，散热器内的高效工质被热蒸发，蒸汽在热管内膜上凝结成液体，流回到热源，从而形成闭合的热循环。
这种热循环的流动，可以将热从热源迅速传导到散热器，并降低温度，达到了高效的冷却效果。
二、1. 电源模块冷却电源模块是电子设备中一个非常重要的组成部分，其内部电子元件运作过程中会产生大量的热量。
使用热管技术进行冷却处理，可以准确地散热并使电源模块的寿命得以延长，同时还能保证电源模块的安全性。
2. CPU冷却CPU是电子设备中的核心部件，其运行过程中会产生大量的热量。
如果CPU过热，会导致系统崩溃和数据丢失。
采用热管技术进行CPU冷却能够快速地将热量带走并保证CPU的稳定运行。
3. 显卡冷却显卡是电子设备中的一个非常重要的图像处理部件，其运行过程中也会产生大量的热量。
热管技术在显卡的冷却中发挥了重要的作用，能快速降温并维持显卡的稳定运行。
4. 光纤通信设备冷却光纤通信设备是具有高功率密度的设备，在运行时会产生大量热量，导致光学设备性能下降，短化其寿命。
采用热管技术进行冷却，能够快速地将热量带走，保证光学设备的稳定性能。
三、热管技术在电子设备中的优势1.高效的冷却效果热管技术能够将大量的热量迅速地带离热源，保证设备的有效运行，同时也具有很高的冷却效率。
2. 具有环保节能的优势热管技术在冷却过程中不需要使用机械泵，因此不会产生噪音和污染，同时也可以节省大量的电力，具有良好的环保节能效果。
3. 结构简单、稳定性高热管技术采用的是相变传热原理，结构简单，体积小，组装简单。
同时也不会因振动、晃动等因素减少其性能，稳定性非常高。
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展前言随着电子电器设备的不断发展和性能提升，其功耗也在逐年增加。
高效热管散热技术成为了保障设备稳定运行和延长寿命的关键因素之一。
本文将深入探讨电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及未来发展方向。
1. 热管基础原理热管是一种利用液体循环传递热量的热传导装置。
其基本原理是利用液体在高温端蒸发、在低温端凝结的特性，通过液体的循环传递热量。
这种原理使得热管能够高效地将热量从热源传递到散热器，实现快速而高效的散热。
2. 研究现状2.1 微型热管技术微型热管是近年来研究的热点之一。
其小巧的尺寸和高效的散热性能使其成为电子电器设备中的理想选择。
研究者通过优化微型热管的结构和材料，提高其热传导效率，适应更加复杂和紧凑的电子设备内部结构。
2.2 多相热管技术多相热管采用多种工质，如液体和气体的组合，在不同工况下具有更灵活的散热性能。
研究者通过对多相热管的工作原理和性能进行深入研究，不断提高其适用范围和稳定性，为电子设备提供更可靠的散热解决方案。
2.3 先进材料的应用新型材料的引入为热管技术的发展带来了新的可能性。
导热性能更好的材料、耐高温材料的运用，使得热管在极端工作环境下能够更加稳定可靠地工作。
2.4 智能化散热系统随着人工智能和物联网技术的发展，智能化散热系统逐渐成为研究的热点。
通过传感器实时监测设备工作状态，调整热管的工作参数，使得散热系统能够更加智能地适应不同的工作负荷，提高能效和寿命。
3. 发展趋势3.1 高集成度与小型化未来电子设备对散热解决方案的要求将更加严苛，需要更高集成度和小型化的热管技术，以适应电子元器件不断减小的趋势。
3.2 高效能耗比随着能源问题的日益凸显，高效能耗比将成为研究的重点。
未来的热管技术需要在提高散热性能的减少能源消耗，实现更加环保和可持续的发展。
3.3 跨学科研究热管技术的发展需要跨学科的研究合作，涉及材料科学、流体力学、热传导理论等多个领域。
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展1. 引言1.1 研究背景传统的散热方式如风扇、散热片等存在着效率低、散热不均匀、噪音大等问题，而高效热管散热技术能够有效解决这些问题，具有散热效率高、占用空间小、可靠性高等优点。
对于电子电器设备中的热管理需求日益增加的情况下，研究高效热管散热技术具有重要的现实意义和应用前景。
虽然高效热管散热技术在电子电器设备中应用广泛，但在面对日益增长的功率密度和散热需求时，仍然存在一些挑战和问题。
对高效热管散热技术的研究和发展仍然具有重要意义。
1.2 研究意义高效热管散热技术在电子电器设备中的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高设备性能和稳定性：随着电子设备性能的不断提升，设备产生的热量也在加剧，如何有效散热成为制约设备性能和稳定性的关键。
高效热管散热技术可以有效降低设备温度，提高设备运行效率和稳定性。
2. 延长设备寿命：电子设备在工作过程中会受到高温影响，长时间高温会导致设备寿命缩短甚至故障。
通过采用高效热管散热技术，可以有效降低设备温度，延长设备寿命，降低维修成本。
3. 节能减排：传统的冷却方法往往存在能耗较高和碳排放较大的问题。
高效热管散热技术具有高效节能的特点，可以减少能源消耗，降低碳排放，符合可持续发展的要求。
研究高效热管散热技术在电子电器设备中的意义重大，可以提升设备性能和稳定性，延长设备寿命，同时实现能源节约与减排。
未来的研究和发展应当加大对这一领域的投入，推动该技术的进一步完善和应用。
2. 正文2.1 高效热管散热技术概述高效热管散热技术是一种在电子电器设备中广泛应用的散热技术，通过利用热管在导热和传热方面的优势，有效地将设备产生的热量传导和分散。
热管是一种无动力传热装置，由吸湿剂、蒸发器、冷凝器和毛细管四部分组成。
在热管中，工作流质受热蒸发成气体，气态流质在管内形成高压，从而在负压作用下对散热对象进行传热。
高效热管散热技术具有结构简单、热传导效率高、操作稳定、能耗低等优点，广泛应用于电子电器设备中。
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展电子电器设备是现代生活中不可或缺的一部分，随着科技的发展，电子电器设备的功能和性能不断提升，但同时也会产生更大的热量。
高效热管散热技术的研究和发展成为了解决电子电器设备散热难题的关键。
本文将对电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展进行探讨。
一、高效热管散热技术的研究现状1. 传统热管散热技术传统热管散热技术采用金属制成的热管，通过导热介质在热管内部传输热量，再通过翅片将热量散发到周围空气中。
这种技术具有成本低、可靠性高等优点，但在散热效率上存在一定的局限性。
2. 复合材料热管散热技术为了提高热管的导热性能和散热效率，研究人员开始采用复合材料制成的热管。
复合材料在保持传统热管优点的还能够提高热管的导热性能，从而提高散热效率。
3. 微通道热管散热技术微通道热管是一种结构更加精细的热管，通过微小的通道结构可以更有效地传输热量，进而提高散热效率。
目前，微通道热管已经在一些高端电子电器设备中得到应用。
4. 其他新型热管散热技术除了以上几种热管散热技术之外，研究人员还在探索其他新型热管散热技术，如超临界热管、纳米热管等。
这些新型热管散热技术在提高散热效率的也带来了更大的挑战和机遇。
1. 提高散热效率随着电子电器设备的功能和性能不断提升，对散热效率的要求也越来越高。
高效热管散热技术的发展趋势之一就是不断提高散热效率，以满足新一代电子电器设备的散热需求。
2. 减小体积和重量随着电子电器设备的微型化和轻量化趋势，对散热器件的体积和重量也提出了更高的要求。
未来的高效热管散热技术将会朝着体积更小、重量更轻的方向发展。
3. 提高可靠性和稳定性电子电器设备往往需要长时间稳定运行，因此高效热管散热技术在提高散热效率的还需要不断提高可靠性和稳定性，以确保设备长时间稳定运行。
4. 节能环保随着节能环保意识的提升，未来的高效热管散热技术也将朝着节能环保的方向发展，研究人员将会不断探索新的材料和工艺，以降低能耗和减少对环境的影响。
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展
电子电器设备中高效热管散热技术的研究现状及发展1. 研究现状高效热管散热技术的研究已经有了较为成熟的理论和实践基础，主要包括以下几个方面：（1）热管型式热管可以根据其工质和结构形式进行分类。
根据工质的不同，可分为传统的单相热管和新型的双相热管；根据结构形式的不同，可分为粗热管、微热管、超微热管等。
不同型式的热管在散热性能上有所差异，需要根据具体的应用场景进行选择。
（2）工艺制备制备高效热管的方法与技术也在不断发展。
传统的制备方法主要有冷压焊接、热胀冷收、化学气相传送等方法；新型的制备方法主要有喷射制备、微纳米加工制备等。
随着科技的不断进步，高效热管的制备技术也将愈加先进和精确。
（3）热传输特性高效热管的热传输特性是其散热效果的关键因素之一。
目前，人们主要围绕热管的热阻、热传导系数、传热效率等方面进行研究。
各种参数的调节和优化，有助于提高热管的散热性能。
（4）应用领域高效热管散热技术广泛应用于计算机、通讯设备、光电子设备、航空航天设备等领域。
在各个领域内，高效热管散热技术都发挥着重要的作用，取得了较为显著的效果。
2. 发展趋势从以上的研究现状不难看出，高效热管散热技术已经有了很大的进展，但仍然存在一些发展趋势，可以总结如下：（1）多场耦合研究随着工业技术的发展，人们对热管的热传输性能提出了更高的要求。
为了提高热管的散热效果，需要继续采用多种手段，如流动场优化、结构形式优化、材料替换等。
这些手段之间相互耦合，需要进行多场耦合研究，以获得更精确和实用的结果。
（2）复合材料应用传统的热管材料主要以纯金属为主，散热性能存在一定的局限性。
在新领域的应用中，为了满足特殊要求，需要采用复合材料来替代单一的金属材料。
复合材料具有多种优异的物理和化学性质，可以提高热管的散热效能。
（3）微纳设备的需求随着科技的发展，人们对电子电器设备的要求越来越高，越来越小型化和微型化。
这就对高效热管散热技术提出了新的挑战。
未来的研究和发展将主要集中在微纳设备的应用上，以满足现代电子电器设备中对散热要求的特殊需求。
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Skived
Power (Watts)
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散熱設計
Component Board System
From:Y.A. engel
Page 6 of 32
散熱方式
Convection
Radiation Conduction
Page 7 of 32
熱傳機制
➢熱傳導
Q kAT L
180 W/m oC
380 W/m oC 2,000 W/m oC
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熱管
管殼
管壁
工作流體
毛細結構
溝槽
燒結金屬
金屬網
熱量輸入 熱量輸入
毛細結構
汽相流體
管壁
液相流體 液相流體
熱量輸出
熱量輸出
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熱管
較大的傳熱能力 較高的等溫性 具有熱流密度變換功能 重量輕 無可動件
0.54°C/W
(A)
(B)
From:Thermacore
(C)
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平板型熱管
Temperature Rise (oC)
Temperature Rise Distrubution(oC)
80
Experimental, kb=237W/mK
Numerical
70
Experimental, kb=
熱管及電子產品散熱技術
簡國祥 熱流組燃燒與熱傳研究室
工研院能資所
11/06/2002
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報告內容
➢熱傳機制 ➢散熱元件與技術
➢散熱模組
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溫度的影響
熱加速因子,TF
9
TF=T的失效率/75oC的失效率
8
7
6 5 4 3 2
1
20 40 60 80 100 120 140
60
Numerical
50
40
30
20
10
0
10
20
30
40
50
60
Input Power (W)
Heater:1.5*1.5cm2 Heat sink:6.75*6.75cm2 V: 4.56m/s Ta:22oC Pmax:120W
➢熱對流 自然對流 強制對流
Q hATs Tair
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熱傳機制
➢熱輻射
Q A1 F12 T14 T24
放射率
Al, Polished 0.05 Al, Tarnished 0.1 Al, Anodized 0.7-0.95 Cu, Polished 0.06 Cu, Tarnished 0.25-0.7
0.5
50:1 50:1
0.5 1
鋁 鋁、銅
From: 金屬中心
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散熱片
Embeded Copper Heat Spreader
Heat Pipe Heat Sink
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熱傳導係數
材質 熱管
鋁
銅 鑽石
熱傳導係數 50,000 – 200,000W/m oC
散熱片
最小鰭 片高度
最大 細長比
鰭片 間距
材料
傳統製程 擠製 壓鑄
1
1
接合 0.75
革新製程 折彎 改良型 鍛造
壓鑄
0.25 0.2 0.4
12:1 10:1 60:1 40:1 >50 50:1
3.2 2 0.8 1.25 0.2 1
鋁 鋁鋅 鋁、銅 鋁、銅 鋁鋅 鋁
合金
合金
刨床 0.3
機械 加工
3
1
2
As
Ab
Rspreading fn As , Ab , k, , R finair , t
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Intel P4-478pin package
From:Intel
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ITRI平板型熱管
100㎜*40㎜*2.8㎜
平板熱組： 0.07oC/W
分散熱阻: 銅減少17%，而平板型熱管減少93﹪。
空氣入口
散熱片
風扇
空氣出口
熱管
CPU
鋁板
金屬塊 CPU
空氣
風扇 熱管
散熱鰭片 空氣
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擴散熱阻
散熱片 電子元件
Q hATs Tair
From:Thermacore
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擴散熱阻
R spreading
Ab As kAb Rfinair tanh(t) k Ab As 1 kAb Rfinair tanh(t)
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熱阻
CA
Tc
TA P
From:Intel
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風扇 鼓風扇
風扇
風扇性能曲線
靜
高阻抗系統
系統阻抗 壓
操作點
低阻抗系統
風量
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風扇
風扇性能曲線
風扇 A 風扇 B
•
Q m Cp T
靜
高阻抗系統
系統阻抗
壓
低阻抗系統
串聯？ 並聯？
風量
總熱阻: 銅減少5﹪，而平板型熱管減少27﹪。
均溫性: 鋁:溫差為14.21℃， 銅:溫差為12.81℃， 平板型熱管僅為5.62℃。
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平板型熱管
(A)
(B)
0.96°C/W (C)
0.61°C/W
Nature Convection Heater:1.3* 6.3 cm Heat Sink:23 cm x 12 cm x 5 cm P:75W
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熱管
傳熱能力增加
低
溫
中溫
高
溫
氖 氫
甲烷 氧
氮
水 氨 甲醇 丙酮
苯 F-11 F-21
鈉 汞
鉀 銫
銀 鋰
10
50
100
500 1000
5000
溫度，K
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熱管限制
加熱功率
聲速限
毛細限
攜帶限
黏性限
沸騰限
溫度
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Remote Heat Exchanger
溫度，oC
From:MIL-HDBK-2178B
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產品趨勢
輕薄短小 高性能 多功能
尺寸
成本
功率密度
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散熱技術與能力
Heatsink Technology Selection
Cost and Capability
Cost ($)
Liquid Cooling
Conduction Optimizations (Thermal Flux)
Convection Optimizations (Power Dissipation)
Vapor Chamber Copper Base
Folded Fin (Brazed)
Folded Fin (Epoxy)
Extruded Aluminum
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Extruded heatsinks
散熱片
Folded fin heatsinks
Cold-forged heatsinks
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散熱片
Bonded/fabricated fin heatsinks
Skived fin heatsinks
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