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散熱器設計誤區

leon2016
       在過去的智能電子產品行業,人們一直只關注核心硬件,認為只要硬件性能夠強,軟件夠優秀,就可以獲得高性能的電子產品。然而,隨著電子產品功率的持續攀升,大量產品開始出現所謂的“功耗墻”。產品功率密度達到一定程度后,溫度控制問題成為產品性能提升的攔路殺手。人們逐漸認識到,某種情況下,優化散熱,不僅會使得產品使用更加安全可靠,有時候,散熱的優化對產品運行速度的提升,也有質的改變。 我們以大家常見的CPU散熱方案為例來澄清熱設計中的屢見不鮮的常識性錯誤。接續上一風扇誤區的話題,我們這次來講散熱器。

誤區1:底面鍍鎳鏡面散熱就好
對于散熱器底座工藝設計,由于多運用與中低端產品,而高端散熱器產品基本仍以鏡面底座為主,而且宣傳時更是會重默強調,這讓不少人誤認為鍍鎳的鏡面處理散熱就好。對于散熱器的化學表面處理,有兩個常見作用:防腐和美觀。鍍鎳層非常薄,實際上不會對散熱產生什么可察覺的影響。至于是否鏡面,其實要結合產品所選用的導熱界面材料而定。如果選用的柔性好、厚度高于0.2 mm的界面材料,則是否拋光鏡面影響并不大。總之,散熱器主題設計的很棒,但其性能是否能得以發揮,還是要依賴于散熱器與CPU處理器的接觸面是否良好,也就是說接觸熱阻必須通過一定的手段處理好。如果接觸面設計不好,散熱器堆多少料、風扇再好也全是白搭。

誤區2:熱管直觸式散熱器性能更好
消費電子領域,熱管往往被吹噓的神乎其神,太空散熱技術、液冷技術、超快速散熱黑科技……不可否認,熱管確實是散熱設計的重要物料,其選擇和使用涉及的因素還相當繁雜,我們先不理會。但熱管直觸散熱器的性能未必就更好。這是因為,熱管直觸芯片,其必須保證平面度,因此熱管必須CNC處理,而為了適應CNC處理,熱管的管壁就需要設計的更厚,更厚的管壁意味著熱管的熱阻增加,因此,綜合看來,熱管直觸式設計未必就能獲得更好的散熱效果。另外,熱管直接裸露在外,大家可以想象,萬一磕著碰著,將熱管管壁撞破,那么……

誤區3:側吹風比下吹風好
其實,任何一種風道都各有優劣。對于側吹風的設計,全部的力量提供給主芯片,對于主芯片的冷卻效果更好,但其卻無法照顧到主板上其它器件的散熱。而下吹風卻可以全面覆蓋內存、MOSFET、電容等小器件。但下吹風導致內部風道紊亂。而且由于下吹風時,風扇吹出的風將直接撞擊到主板,風扇也會工作在比較高的工作點處,對于風扇運行壽命、噪音體驗、風扇穩定性都有影響。

誤區4:散熱器上的越緊越好
很多專業的熱設計工程師都認為,單純從散熱角度來講,散熱器上的越緊,接觸熱阻越低,因而散熱會越好。但這卻是一個誤區。壓力過大有很多壞處。首先,過大的固定力會壓壞芯片,導致產品還沒使用就被損毀。其次,當壓力過大時,單板受力太大,將會出現變形。變形會導致芯片與散熱器之間的接觸從面接觸轉化為線接觸,極大提高熱阻,這就是為什么壓力過大的話,芯片的散熱反而會惡化。另外,當壓力較大,芯片溫度變化較快時(比如突然運行一個大型游戲),芯片內部的機械應力由于不能得到好的釋放而更容易產生微細裂紋,芯片的運行壽命也會大幅縮減。

散熱器設計的這幾個方向性策略,大家要把握好。不要高端的、更復雜的工作做完了,由于細節的疏忽,導致工作價值得不到體現。

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