发表了主题帖： 电子产品散热设计深度探讨

在大型电子设备的散热领域，我们已见证了众多成熟方案的光辉岁月，这里就不一一赘述了。但随着微电子技术的日新月异，芯片正朝着更小尺寸、更快运算速度的方向迈进，而伴随而来的，是日益严峻的散热挑战。比如，英特尔3.6G奔腾4终极版处理器，其峰值运行时产生的热量竟可达115W！这无疑对芯片的散热设计提出了更为苛刻的要求。 🔥 芯片散热新挑战 面对这样的高热挑战，设计人员必须祭出先进的散热工艺与性能卓越的散热材料，以确保芯片能在其耐热极限内稳定工作。与此同时，随着电子设备及终端产品日益追求轻薄化，从CRT电视到液晶平板，从台式电脑到笔记本，再到数字机顶盒、便携式CD等，它们的散热设计已无法沿用传统模式，因为产品的轻薄化对散热设计提出了全新的要求。 📊 温度与可靠性的紧密关联 统计数据揭示了一个令人警醒的事实：电子元器件的温度每升高2度，其可靠性就会下降10%；当温升达到50度时，其寿命仅为温升25度时的1/6。由此可见，温度是影响设备可靠性的关键因素。因此，我们必须从技术层面入手，限制机箱及元器件的温升，这也就是我们常说的“热设计”。 💡 热设计的两大原则 热设计的核心原则有二：一是减少发热量，通过选用更优的控制方式和技术（如移相控制技术、同步整流技术等），以及低功耗器件，减少发热器件数量，加大粗印制线宽度，提高电源效率等手段来实现；二是加强散热，利用传导、辐射、对流等技术将热量有效转移。 💻 扁平产品的散热难题 然而，对于扁平化的电子产品而言，散热设计尤为棘手。由于空间限制，无法使用更多的散热铝片和风扇，也无法采用加强冷式散热设计或对流散热方式。因此，大家纷纷将目光投向了机壳散热。机壳散热的好处显而易见：无需额外添加风扇电源，避免了因风扇带来的灰尘和噪音问题。 🔧 软性硅胶导热绝缘材料的妙用 那么，如何才能充分利用机壳进行散热呢？这时，软性硅胶导热绝缘材料便应运而生。作为传热界面材料的一种，软性导热硅胶绝缘垫可根据发热功率器件的大小及形状进行任意裁切，其导热能力和绝缘特性均表现出色。它能够有效填充发热功率器件与散热器之间的间隙，是替代导热硅脂+云母片二元散热系统的最佳选择。 📊 材料性能详解 傲琪电子的这款软性导热硅胶绝缘垫的导热系数高达13W/mK（而空气的导热系数仅为0.03w/mk），抗电压击穿值在4000伏以上，满足大部分电子设备的绝缘要求。其工艺厚度从0.5mm至5mm不等（特殊要求可增至10mm），方便设计者根据PCB板及发热功率器件的位置进行选择。此外，该材料还具备阻燃防火性能（符合U.L 94V-0要求），并通过了欧盟SGS环保认证。其工作温度范围在-50℃至220℃之间，因此是极佳的导热材料。 🌈 特别柔软，适用广泛 值得一提的是，这款材料特别柔软，专为利用缝隙传递热量的设计方案而生。它能够填充缝隙，完成发热部位与散热部位的热传递，增加导热面积。同时，它还具有减震、绝缘、密封等多重功效，完全能够满足设备小型化、超薄化的设计要求。其厚度适用范围广，特别适用于汽车、显示器、计算机和电源等电子设备行业。 如果您对这款软性硅胶导热绝缘材料感兴趣，或者想进一步了解我们的产品，请随时联系我们。

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在电子产品日益小型化、高度集成化的今天，热设计已成为确保产品性能稳定、延长使用寿命的关键因素。 我们都知道，电源是电子设备的“心脏”，它将其他形式的能量转换为电子设备可用的电力。而在这个过程中，由于电子元件的高密度集成，产生的热量也越来越多。如果热量不能及时散发出去，就会导致电子元件失效、材料热老化等严重问题，从而影响整个电子产品的性能和寿命。 为了应对这一挑战，傲琪电子推出了一系列创新的导热材料解决方案，旨在帮助电子产品设计师们更好地解决热设计难题。 一、导热硅胶片在电源中的应用 在电源适配器中，PCB板上的MOS管、变压器等电子元器件是主要的发热源。为了提高电源内部的散热效率，傲琪电子推出了导热硅胶垫片。这种材料可以填充在发热元器件和散热器之间的缝隙中，有效地将热量传导出去。同时，它还具有绝缘、缓冲、防刺穿等多重功能，可以全方位保护PCB板的安全。 二、导热硅胶绝缘片在电源MOS管封装中的应用 对于标准件如TO-220、TO-247、TO-218等MOS管封装，傲琪电子的导热硅胶绝缘片同样表现出色。它不仅可以填补MOS管和散热器之间的间隙，提高导热效率，还能确保两者之间的电气绝缘，避免因短路而引发的安全隐患。 三、导热灌封胶在电源整体热设计中的应用 对于户外电源或需要高防水、密封性的电源产品，傲琪电子的导热灌封胶无疑是最佳选择。它可以完全包裹电源内部的变压器等发热元件，形成一层坚固的保护层。同时，导热灌封胶还具有良好的导热性能，可以确保热量及时散发出去。无论是局部灌封还是整体灌封，都能满足不同场景下的热设计需求。 综上所述，傲琪电子的导热材料解决方案在电子产品结构与热设计中发挥着举足轻重的作用。它们不仅提高了产品的散热效率，还确保了产品的安全性和稳定性。如果你正在为电子产品的热设计而烦恼，不妨试试傲琪电子的导热材料解决方案吧！相信它们一定会给你带来意想不到的惊喜！

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随着电子设备功率密度的增加，系统的热管理变得越来越重要。导热界面材料（TIMs）在降低接触热阻、提高热量传递效率方面发挥着关键作用。本文分析了导热界面材料的工作原理及其对接触热阻的影响，并通过实验数据验证了其有效性。   一、引言 在电子设备中，接触热阻（TCR）是影响散热性能的重要因素。接触热阻的存在会导致热量传递路径受阻，使得热量无法有效从发热元件传递到散热部件，进而造成局部过热和系统性能下降。为了改善这一现象，导热界面材料（TIMs）被广泛应用于电子设备中，以降低接触热阻，提高热量传递效率。     二、接触热阻的成因 接触热阻主要由以下几个因素导致：   微观不平整性：固体表面存在微观粗糙度，使得实际接触面积小于名义接触面积，导致热量传递路径受限。 物理分离：即使在压力作用下，两个表面之间仍可能存在气膜或液体层，形成额外的热阻。 氧化层和杂质：接触面可能存在的氧化物层、污染物质或焊接残留物会降低热导率。 接触压力：过大的接触压力可能导致材料变形，反而增加热阻。   三、导热界面材料的作用及工作原理 导热界面材料主要通过填充接触界面处的空隙，增加实际接触面积，从而提高热量传递效率，降低接触热阻。这些材料具有高导热系数，能够有效替代界面处的空气，显著降低热阻。常见的导热界面材料包括导热硅脂、导热硅胶片、石墨片、铜箔以及相变材料等。     以导热硅脂为例，其导热系数远高于空气，通过涂抹在两个接触面之间，可以填充微小空隙，增加实际接触面积，从而提高热量传递效率。此外，导热硅脂还具有一定的弹性和耐高低温性能，能够适应温度变化引起的热膨胀和收缩，保持稳定的接触效果。   导热硅脂：具有高导热系数和一定的流动性，能够填充微小空隙，提高热量传递效率。 导热硅胶片：柔软且具有一定的弹性，能够适应接触面的不平整性，保持稳定的接触效果。 石墨片：具有极高的导热系数和较低的密度，适用于需要高效散热且重量要求严格的场合。 铜箔：具有良好的导电和导热性能，适用于需要同时考虑电磁屏蔽和散热的场合。   三、实验验证与分析 为了验证导热界面材料对降低接触热阻的影响，本文进行了如下实验：   实验设置：选取两个相同的发热元件，分别涂抹导热硅脂和未涂抹导热硅脂，然后将其与散热片紧密接触。通过测量发热元件的温度变化，评估热量传递效率。 实验结果：实验结果显示，涂抹导热硅脂的发热元件温度明显低于未涂抹导热硅脂的发热元件。这表明导热硅脂有效降低了接触热阻，提高了热量传递效率。 数据分析：通过对比不同导热材料下的接触热阻值，发现导热硅脂的接触热阻最低，其次是导热硅胶片和石墨片。这进一步验证了界面导热材料在降低接触热阻方面的有效性。   在实验中，我们对比了市面上的几种导热硅脂及导热硅胶片，通过样品申请测试对比，最终选定了合肥傲琪电子的产品。   合肥傲琪电子的产品特点： 高导热性能：合肥傲琪的导热材料具有高导热系数，能够有效降低接触热阻，提高热量传递效率。 稳定可靠：产品经过严格的质量控制，具有优异的耐高低温性能和稳定性，能够适应各种恶劣环境。 定制化服务：公司提供个性化定制服务，能够根据客户需求提供最适合的导热解决方案。 性价比高   四、结论与展望 本文分析了导热界面材料的工作原理及其对接触热阻的影响，并通过实验数据验证了其有效性。实验结果表明，导热界面材料能够显著降低接触热阻，提高热量传递效率。未来，随着电子设备的不断小型化和功率密度的不断提高，导热界面材料将发挥更加重要的作用。我们也期待更多的创新和应用，共同推动电子设备散热技术的发展。  

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freebsder 发表于 2024-10-22 19:15 这装在手机上抵得上3个手机了。。。

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随着智能手机性能的不断提升，其运行过程中产生的热量也日益增加，如何有效散热成为用户关注的焦点。为此，市场上涌现出各种手机散热器，旨在帮助手机在高性能运行时保持适宜的工作温度。在散热器使用一段时间后，散热效果可能会有所下降。此时有什么好办法可以提高散热效果呢，让我们一起拆解一个散热器看看。 此散热器是大概一年前在某宝购买的，采用风扇+半导体制冷技术，外观如下。 手机直接卡进去即可使用，适配各种尺寸的手机。 内部结构如下。 准备好拆解所需的工具，如螺丝刀、塑料撬棒、镊子等，就开始拆解了。 首先把最上面的一层导热硅胶垫撕掉，下面是导热铝块，四角用螺丝固定。 铝片下面是制冷片，两者中间填充了导热硅脂，可以看到硅脂已经干燥固化，我们待会给它重新涂抹一层。 然后把散热器的上盖拆开，里面是风扇，风扇周围设有散热格栅。侧面是充电口及电路板。   风扇固定在背板上，和制冷片由电路板连接，风扇的背板和制冷片中间也填充了导热硅脂。 这款散热器的全部配件如下图。   我们把固化的硅脂擦掉，表面擦拭干净，拿出之前没用完的硅脂，再重新涂抹一下。   涂抹时注意确保硅脂均匀分布，厚度适中，以充分发挥其热传导性能。 更换导热硅脂后，我们重新组装了散热器并进行了散热效果测试，降温效果显著。 测试结果显示，更换后的导热硅脂显著提高了散热器的散热效率。具体表现为：在高负载运行状态下，手机背部的温度明显下降，运行稳定性得到提升。 本次拆解及优化散热效果的实验证明，更换高质量的导热硅脂是提升手机散热器散热性能的有效途径之一。我们建议用户在购买和使用手机散热器时，关注导热硅脂的品质和更换周期，并适时进行更换以确保散热效果。同时，我们也期待厂家在设计和生产散热器时能够更加注重导热硅脂的选择和应用，为用户提供更加高效、稳定的散热解决方案。

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需要导热硅脂、导热硅胶片等导热材料联系我，专业厂家生产，免费寄样。合肥傲琪电子  

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本期给大家带来的是关于导热材料相关技术的研究内容，希望对大家有帮助。 随着电子产品，材料、结构、空间尺寸等限制，功率密度越来越大，对发热元器件的散热带来了挑战，所以有很多更高效的解决方案被挖掘，诸如热管、VC、叶脉冷泵系统等，能更快的将系统整体发热量带到外部。 根据整个散热系统路径，可以看出，最底层也是最基础的一环，其实是在元器件的导热部分，如果发热元器件的发热量不能有效的传递给散热端，即使外部散热能力再好，最终也会形成热堆积，导致元器件过热，影响其工作稳定性，甚至缩短使用寿命。 所以，解决整体系统热管理问题，除了要做整机热设计，我们还需要做的是根据项目的实际情况，比如空间尺寸限制、元器件功耗、振动、结构、电路设计、EMC等各维度的设计要求，来选择合适的导热方式，并进行导热材料的选型。 下面，以我之前做的一个新能源4KW非车载AC-DC充电机项目为例，给大家分析当时的热设计策略与材料选型依据。 4KW非车载AC-DC结构外观图 需要仿真源文件、结构3D模型、仿真资料的自学研究的，可关注公众号“莱歌数字”，发送“充电机”，获取资料，配套仿真视频教程见B站（莱歌数字） 项目背景 给某新能源厂设计的一款非车载ACDC充电机，效率92%左右，已量产。 下面就该项目的结构、热管理、测试以及报告等多个方面，介绍完整的流程以及所使用的相关导热材料等内容。 结构设计 结构设计外壳尺寸 内部布局图 外壳采用SECC钣金件加工，该设备在室内使用，使用环境没有之前的3KW 车载充电机那么恶劣，防护等级IP33，进出风口有过滤棉，结合百叶窗的结构设计进行防护，如下图所示。 外壳结构设计 热设计 关于整机系统初始散热方式、风量评估的过程，本篇就不再追溯，大家感兴趣的可以看之前的文章。（关于电子产品中风扇应用的基础知识） 本项目主要发热部件有芯片、功率管（MOS）、变压器、整流桥、PCB板等，清单如下， 部分损耗清单（需要的可以按文章方式进行领取） 由于空间尺寸限制，以及产品使用的环境条件等要求，我们选择的导热方式是在MOS管与散热器直接加导热硅脂、铜片。 刚性固体接触面间会产生细小的缝隙。可以用柔性的介质填充这些缝隙，连接导热路径。这些柔性介质就是导热界面材料，包含导热衬垫（thermal pad）、导热硅脂（thermal grease）、导热凝胶（thermal gel）等。 我们当时对比了市面上的几种导热硅脂，通过样品申请测试对比，最终选定了合肥傲琪电子的产品。 导热硅脂是一种传统的导热材料，使用在发热部件与散热片之间达到良好的导热性和稳定性，同时对铜、铝散热器表面具有一定的充分填充。非常适合于一般CPU、GPU及其它发热功率器件的界面导热。 合肥傲琪的导热硅脂优势 硅脂由于粘度较低，能充分填充接触表面从而使界面热阻更低，所以能在最快的时间内将热量传递到散热装置界面，传热效率高。 涂抹于功率器件和散热器装配面，帮助消除接触面的空气间隙增大热量流通，减小接触热阻，降低功率器件的工作温度，从而进一步提高产品的使用寿命。 产品型号有多种规格可选择（导热系数1.0~5.0W/m.K）。 合肥傲琪电子的导热硅脂、导热硅胶片还应用于对芯片、主板、功率管（MOS）、变压器、模块、PCB板、铝基板、南桥、北桥、CPU、GPU、处理器、单片机等发热元器件的导热、散热解决方案。 涉及领域包含智能手机、便捷电子设备、充电器、网关、路由器、交换机、机顶盒、投影仪、电脑、笔记本、平板、LED照明、新能源汽车、无人机、电源、行车记录仪、航空航天、医疗设备、安防监控、5G基站、智能电视、雷达、军工电源、智能装备等通电、带电设备。 导热硅脂使用还需要注意热源面与散热端的安装方式、锁附机构等结构设计， 在此项目中，MOS管金属面涂抹导热硅脂，与散热器接触，用螺丝锁附，如下图所示， MOS管锁附在散热器侧面 需保证平行度、接触面平面度等，最直接的检测方法，可参考下面文章。（热润滑脂长期使用的可靠性分析） 导热硅脂热涌出和干化情况 导热界面材料所受的压力越大，材料的热阻越低，导热效果越好。但芯片的应力承受范围有限，过大应力会导致芯片压坏。芯片如果允许，尽可能采用大应力。 G-500、G-300的导热硅脂经过笔记本CPU实测的前后效果对比，如下图所示， 从图上前后对比可以看出，其导热硅脂在CPU与冷端面之间接触、导热的效果很好，究其原因，我们可以通过这两款导热硅脂的可靠性测试数据，如下图所示， 可以看出，G-300/G-500的最小界面厚度可达到7μm、25μm，热阻低至0.016和0.009。 另外，导热界面材料所受的压力越大，材料的热阻越低，导热效果越好。但芯片的应力承受范围有限，过大应力会导致芯片压坏。芯片如果允许，尽可能采用大应力。 热阻-压力曲线 芯片特别不耐压时，考虑更软的材料，避免由于压力过小导致界面间缝隙填充不严密。 之前的文章给大家分享过一些关于新能源车载3KW的AC-DC充电机的内容（新能源车载系统模块结构与热设计（IP67可靠性改良方法）） 里面有就用到导热硅胶片，如下图所示， 导热硅胶片应用图 我们来说说采用此导热方式的原因。 此产品是车载、而且整机空间尺寸受限，功率密度比较适中，采用自然冷却散热的方式，MOS管外壳与PCB接触，金属面面向散热器。 这样设计的目的是减少路径上的热阻，尽可能发挥散热器的性能。 那么势必带来两个问题： 绝缘要求，需要解决hipot、EMC等的问题。 接触良性，对导热影响 导热硅胶片/导热垫（无硅油）可以完美解决这些问题。 导热硅胶片一款超柔软（类似饺子皮）的高导热性能的材料（导热系数1.5~18W/m.K），在低压力的情况下表现出较小的热阻和很高的形变量（压缩比15~30%），拥有非常好的填缝性能，推荐使用在公差比较大的平面。另外具有双面低粘性，不需要额外的阻碍导热的粘胶涂层亦可背胶处理，强粘性粘接。 通过多方调研与样品申请测试试用后，最终选定合肥傲琪的导热硅胶片。 其优势在于， 性能 与电子组件装配使用时，低压缩力下表现出较低的热阻和较好的电气绝缘特性，击穿电压(>3kv/mm)。在-40℃~200℃可以稳定工作,满足UL94V0的阻燃等级要求。 厚度选择（0.3/0.5mm、1.0mm每0.5mm递增至12mm，适合不同发热元器件与外壳间隙填充。 无硅油款适合对硅油敏感的电子产品（带有摄像头解决雾化现象）。 导热垫能够填充缝隙,完成发热部位与散热部位的热传递,增加导热面积,同时还起到减震、绝缘、密封等作用,能够满足设备小型化、超薄化的设计要求,是极具工艺性和使用性的新材料。 2、定制化服务 特殊厚度可以按照要求定制，标准长宽400*200mm，按照需求尺寸定制特殊形状CAD图纸刀模模切加工）。 测试验证 接下来我们看看基于Flotherm软件模拟，与实验测试的结果情况。 仿真模拟元器件侦测位置 仿真模拟元器件侦测温度 仿真流场云图 可以看出，仿真的各元器件结果基本满足设计要求，两个电感温度有些超标，分析原因，可能是风道设计问题，到两个电感区域的有效风较少，没有及时将热量带走导致。 后续的版本我们做了一些优化，篇幅受限，这里就不做详细介绍，感兴趣的可以下载模型后自行研究。 在仿真后期，打样组装成品之后，我们对实物做了温升测试，测试数据如下表所示， 试验测试数据 可以看出，此版本的仿真、实测的结果都反馈出少数部分元器件温升有问题，这也给我们整机热管理改善、结构设计优化提供了方向指引。 无论结果如何，我们都需要将获取的原始数据，整理成易懂的报告，以图片、表格等形式进行汇报，方便项目干系人及时、明确的知晓项目进展、潜在的风险等。 热设计报告 优秀的工程师，除了技术过硬，向上汇报的能力也必须具备，这是软实力的体现，下面是该项目的报告内容，截取部分，大家感兴趣可查阅之前的文章（如何向上汇报：专业的热设计报告）。 注意事项 若某堆发热元器件在一起，导热硅脂与导热硅胶片一起使用的情况，需要将散热器分开设计，避免因导热硅胶片压缩率、结构面平整度、安装与设计公差等因素，致使导热硅脂接触不良，从而影响发热源散热。 任何项目都不是一蹴而就的，在理论计算、仿真、测试等结果基础上进行不断迭代优化设计，最终结合成本、空间尺寸、供应链、工艺等因素，形成项目的最终设计方案。 至此，一个完整的项目，从结构设计、热设计到测试，总结汇报完整的研发过程就介绍完毕，如果大家一些心得体会，欢迎在评论区或私信我交流。

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Gen_X 发表于 2024-7-24 09:49 还有就是现在还在大量应用的“热管”导热， 内部是低压能发生相变的“工质”，通过 ... 学习了

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笔记本散热解决方案中，导热材料的应用是至关重要的。这些材料通过其高效的导热性能，帮助将笔记本内部产生的热量迅速传导至散热系统，从而保持笔记本的稳定运行和延长使用寿命。以下是一些常见的导热材料在笔记本散热中的应用： 1. 导热硅脂 应用描述： 导热硅脂是一种常用的界面导热材料，通常被涂抹在CPU、GPU等发热元件与散热器之间，以填补两者之间的微小空隙，提高热传导效率。它具有良好的导热性、绝缘性和耐温性，能够有效降低发热元件的温度。     2. 导热硅胶片 应用描述： 导热硅胶片是一种柔软、可压缩的导热材料，通常用于填充较大面积的空隙或不规则表面之间的热传导。在笔记本中，它可能被用于连接主板上的某些发热元件与散热系统，或用于SSD等存储设备的散热。     3. 纳米碳管散热材料 应用描述： 纳米碳管是一种新型的纳米材料，具有极高的导热性和强度。虽然目前在笔记本中直接应用纳米碳管散热材料的案例还不多见，但随着技术的发展，它有望成为未来笔记本散热领域的重要材料。纳米碳管散热材料可以通过制成散热片或与其他材料复合使用，来提高散热效率。 4. 石墨烯散热材料 应用描述： 石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的导热性和导电性。一些高端笔记本已经开始尝试使用石墨烯作为散热材料的一部分，以提高散热效率。石墨烯可以作为导热填料添加到热界面材料中，或者制成石墨烯散热片来使用。