电子产品散热器的设计

1 散热器设计需考虑的方面

散热器的设计，主要考虑以下几个方面：

1) 发热源热流密度；

2) 发热元器件温度要求；

3) 产品内部空间尺寸；

4) 散热器安装紧固力；

5) 成本考量；

6) 工业设计要求。

图6-1 仿真模型图示

主要情景设置：

图6-2 散热器底部温度分布：芯片尺寸：30mm•30mm（左）；芯片尺寸：10mm•10mm（右）

两种芯片尺寸下，表面热流密度分别为：

30mm•30mm：Pdens = 20/30/30 = 0.022 W/mm2 = 2.22 W/cm2

图6-3散热器界面温度分布：左——芯片大小10 mm • 10 mm；右—— 30 mm • 30 mm

可以看到，由于扩散热阻的存在，芯片热流密度大时，散热器边缘的温度会明显低于贴合芯片处的温度。散热器边缘处的利用效率下降。

扩散热阻的详细理论计算可参考文章：

http://www.electronics-cooling.com/1998/01/calculating-spreading-resistance-in-heat-sinks/

结论：同样一个散热器，应用于相同的场景，当发热源的热流密度增加时，其有效热阻将增加。

 对于热流密度比较大的芯片，常见的减小扩散热阻的方法有以下几条：

1)  加厚散热器的基板，降低热量在平面方向上的传输热阻；

2)  使用导热系数更高的散热器材料；

3)  在散热器基板上埋装热管；

4)  使用VC复合到散热器基板上。

本文节选自陈继良《从零开始学散热》第六章