散热对策

散热措施、散热材料

热的移动

为了防止芯片组或系统因热而误操作,在该热源上贴上防热板,降低温度,这时在热源和防热板之间,帮助顺畅热移动的物质就是热导体。


热(heat)通过传导、对流、辐射移动。


  • 传导:导热。热从高温到低温通过物质移动的现象
  • 对流:热对流。传热现象
  • 辐射:热辐射。热向电磁波形态移动的现象

一般的防热方式是利用这种原理,如果在芯片组上贴上了导热体和防热板,那么通过导热体的“导电”和通过防热板的“复制”,还有通过防热板周围的热空气引起的“对流”成为移动热的方法。

电子元器件的散热方法

导热体的作用:导热和热扩散

为了在热源和防热板之间顺畅地传递热量,导热体需要具备的几个条件如下。



导热体

代表性的导热体“硅橡胶垫(Silicone Thermal Pad)”是贴在芯片组或PCB上,在上面按防热板,适合使用的材料。硅特有的粘着性和弹性,有助于减少空气差距。但是,因为在隔热材料硅中加入了导热性陶瓷粉末,所以导热率不太好。一般铜的热传导率为385W/mK,铝为205W/mK,相比之下,热垫是1~5W/mK左右,几乎感觉不到热量。但是,因为粘着性很好,所以厚度薄的话很有效,也是热传导体市场中使用最多的材料之一。

导热原理

热喷涂器

热源本身较宽,发热部偏向一边时,导热体迅速分散(扩散)利用热导体整体面积移动热量是有效的。热喷雾剂是指通过上部的防热板传达热量的垂直导热率与热垫相等或稍微高一些,而水平导热率则比热垫高很多,分散热点,扩散热量的能力非常强的材质。例如,石墨片的导热系数垂直约5~8W/mK,水平约400~800W/mK。

热扩散法

用途和材料

导热体的种类很多,代表性的用途和优缺点如下。


硅橡导热垫 | Silicone Thermal Pad


硅橡导热垫

硅中加入导热性陶瓷粉末(氧化铝、BN等)凝固,一般厚度为0.5~10mm左右,导热度为1~5W/mK左右。两面有粘性,容易附着在被附着物上。


  • 优点:低硬度,贴合性好,便宜,根据指定的形状,容易制作模具。
  • 缺点:热传导率低,越厚热阻越高,加压率越低。长期使用会渗出硅特有的油(低分子实录酸有可能腐蚀接触)。越厚,成本负担就越大。比重大,多数粘贴时重量负担。

超薄导热片 | Ultra-thin Thermal Sheet


超薄导热片

薄到0.1~0.3mm左右的summer pad,可以用于朴亨移动设备等。


  • 优点:薄,便于使用在小型机器的防热部
  • 缺点:硬度高。因为没有自身粘性,所以要另外进行粘着涂层,才能贴在被贴面上。

导热泡棉衬垫 | Thermal Foam Gasket


导热泡棉衬垫

用密封的石墨片包裹耐热材料的形态,下端贴着导热性两面胶带,很容易贴在热源上。 与多垫不同,下部的热不通过整个热传导体,只通过导热性外皮传导,外皮的水平热传导率越高,外皮越厚(热经过的通道越大)表现出较高的特性。为了防止石墨粉末掉下来,用薄模包裹着外部。


  • 优点:即使热源与防热板间距较远,热阻几乎没有差异。因为有弹性材料,所以具有减震功能。大型机构内部多布置也没有多少重量感
  • 缺点:在低厚度(1~3mm等)上,使用硅橡胶垫片效果更佳