散熱設計是產(chǎn)品結構設計中灰常重要的一部分。
電子產(chǎn)品中,電路器件會有很大一部分功耗是以熱能的形式損失發(fā)散到產(chǎn)品部件上的,因此選擇合理的
散熱器,輔助產(chǎn)品盡快將熱量傳導消散在產(chǎn)品外,對保證產(chǎn)品的功能和壽命至關重要。
考慮到產(chǎn)品成本及產(chǎn)品重量的原因,鋁及鋁合金就成為了非常合適的散熱器材料。純鋁密度為2.7g/cm3 ,導熱系數(shù)大于200,在金屬中僅次于銅,遠高于其他金屬,且價格低廉,非常適合大批量工業(yè)生產(chǎn)。鑒于鋁及其合金的加工工藝及合金牌號不同,目前常用散熱器有3種形式:鋁型材/壓鑄鋁/冷鍛鋁散熱器,選擇合理的散熱器并運用在適當?shù)漠a(chǎn)品中,是結構工程師必備的技能。
鋁型材散熱器是電子產(chǎn)品中使用最多也最廣的
散熱器形式,特點是截面形狀一定,外觀漂亮,常見的顏色有啞黑,銀本色,及各種彩色(陽極氧化處理)。
鋁型材散熱器常用型號為六系鋁6063 T5。為鋁、鎂、硅合金,鋁占比98.5%,抗腐蝕性好,氧化效果好,擠出性能優(yōu)良,可成型復雜形狀斷面機加工性能優(yōu)良,強度比 6061低。
成型工藝:擠出,成型單一截面產(chǎn)品。
密度:2.7 g/cm
導熱系數(shù):201 W/m.k
表面處理: 氧化黑
因擠出工藝優(yōu)勢,齒片厚度可做到超薄, 所以在微小器件和中等功耗器件散熱上面應用較廣。
小體積散熱器可直接用固化型導熱粘接劑直接粘接在器件背面,大體積散熱器可配合機加工,配合螺絲緊固固定于器件表面。
而且表面處理工藝可做陽極氧化,外觀漂亮美觀,配合外觀設計,
散熱器可直接當外觀件使用。
在大功率產(chǎn)品設計中,且散熱器形狀需求復雜,一般使用
壓鑄鋁散熱器。
壓鑄鋁散熱器常用型號為YL113,美國排號 383 (GB/T 15115-94)。為鋁硅銅系合金鋁,塑形不好,硬度高,不易成型復雜內(nèi)腔形狀。
成型工藝:壓鑄,內(nèi)部有孔洞結構。
密度:2.7 g/cm
導熱系數(shù):96 W/m.k
熔點:660攝氏度
表面處理: 噴涂、電鍍、電泳。(不可氧化)
因受限于壓鑄工藝限制,成型后的散熱器內(nèi)部會有氣孔結構,導致
散熱器熱傳導性能較差,不過可以采用增大體積(熱容)及增大表面積(輻射面)的方式彌補導熱性不好的缺點。所以產(chǎn)品多用于大功率產(chǎn)品上,比如大功率LED燈具行業(yè)。同樣由于微孔缺陷,壓鑄鋁不能做氧化處理,表面處理一般采用噴涂方式,外觀性較鋁型材稍差。
鋁合金材料由于添加其他金屬元素,故導致導熱系數(shù)下降,純鋁的導熱系數(shù)是最高的,所以冷鍛
純鋁散熱器是近年來興起的一種優(yōu)選散熱器方案。不過,冷鍛工藝技術難度較高,成型工序較復雜,且模具費用高,所以使用冷鍛散熱器方案時需謹慎評估。
冷鍛鋁散熱器常用型號為一系鋁 1070。為純鋁牌號,抗腐蝕性好,氧化效果好,塑形極好,機加工性能不好,易出現(xiàn)形變。
成型工藝:冷鍛, 配合后期機加工,可成形復雜形狀。
密度:2.7 g/cm
導熱系數(shù):236 W/m.k
表面處理: 氧化黑
冷鍛
鋁散熱器兼具鋁型材優(yōu)良的表面處理特性(可陽極氧化)同時又能一次成型復雜形狀,是
散熱器工藝發(fā)展的最佳方向。
以上介紹了3種常用散熱器工藝及材料特性, 在設計中可合理的使用不同的材料和方案,做到產(chǎn)品性能同成本的最佳平衡。東莞市
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