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导热与散热知识汇总

发布时间:2020-05-06 05:23

  导热系数是通过实验测试出来的,导热系数与材料的组成、结构、密度、含水率、温度等因素有关。非晶体结构、密度较低的材料,导热系数较小。材料的含水率低、温度较低时,导热系数较小。通常金属材料要大于非金属材料,导体大于绝缘体,源于导热是依靠电子的运动,而固体的热导率比液体的大,而液体的又要比气体的大,这种差异很大程度上是由于这两种状态分子间距不同所导致的。钻石是个很特殊的例外,由于结构特殊性以及其纯度相当的高,其导热系数远远高于常见的金属。

  (我国国家标准规定,凡平均温度不高于350℃时导热系数不大于0.12W/(m·K)的材料称为保温材料),而把导热系数在0.05W/(m.K)以下的材料称为高效保温材料。从上表可以看出,最好的导热金属材料是银,其次是铜、铝,由于价格的原因,采用铜/铝的散热片比较多。而空气是非常好的保温材料,因此家内装修如果是双层玻璃会比较保温;墙内夹层也会采用石棉或者PP作为保温材料,与其导热系数很低不无关系。

  /(长度*导热系数),单位-K.㎡/w,与长度成正比,与导热系数和面积成反比。热阻越大,热传导能力就越差,相反,热阻越小,热量就越容易传导。导热系数是比例参数,而热阻是实际的散热效果。因此导热系数越高则热传导能力越好,但是如果散热路径变长,则热阻增加,反而会降低散热效果,所以散热,应该综合考虑导热系数和热阻。

  0.3左右的导热系数,为了增强导热能力而添加以下几种粉末:氧化铝粉末、炭化硅粉末、氧化锌粉末、氮化硼粉末等;如果对于绝缘性能要求较低,可以添加石墨或者锡等柔性金属增加导热能力(Intel原装灰色导热硅脂就是添加石墨)。

  /硅胶导热系数“远”比空气好,空气是一个很不好的保温材料,当MOS与散热片之间接触的时候,由于接触面之间不够光滑,存在空气间隙,会导致热量不能及时传递到散热片而使MOS温度剧增,最终烧坏。而导热硅脂/硅胶片是柔性的,可以很好的渗入间隙中,将空气挤出,使得热量能够比较好的传递。

  0.1mm的硅胶片热阻就要远小于1mm的硅胶片,而使用导热硅脂的话,由于散热片和MOS的金属部分会直接接触,间隙更小,散热也就更好,可是总有人会选择厚的硅胶片,总会有人会堆积导热硅胶。比如LED球灯,铝外壳内部塞一个驱动板,然后全部灌封导热硅胶,其实对于驱动板的散热效果很不理想。

  MOS和散热片之间尽可能压接紧密是必须的,而导热硅胶堆积、组装结构松散等会对散热带来致命的缺陷。当然,很多人是被“导热”的名字给误导了。2

  “风”,可以很好的散热。总之,必要要记住的是:所有的散热系统最终都会散热到空气中!因此,如何在最后与空气接触时能够更快的将热量传递出去是散热系统设计的重中之重,而形成合理的风道是必要的手段。

  CPU热量发出到机壳上散热出去,中间会有一层空气间隙,是热阻的主要来源,相比较而言机壳的材质影响就小很多。但是,只要加了一个小小的风扇,温度就可以大幅度下降,只是手机结构限制无法使用。

  2手机中增加了一种导热利器——石墨散热膜,引发了潮流,大家争相仿效。导热系数石墨散热膜可以做到1500,已经超出金属很多。

  “散热膜”并不是起到散热作用,而是导热,因为其并没有增大与空气接触面积,其真正的作用是将手机内部发热元件的热量进行均衡。大家都知道手机芯片上都会贴上金属屏蔽罩,同时起散热作用,而有的发热大,有的发热小,如果依靠空气的传导效果很差,就会使一些部位温度急剧上升,而石墨散热膜作用就是将温度高的散热片热量快速传递到温度低的散热片上,使手持设备不会出现局部高温。

  +散热片。热管的产生实际上是热对流理论成熟的表现,热管中的冷凝气在发热端和冷凝端来回循环,依靠气液相之间的变化快速循环,使热量快速传导散发出去,其导热效率远远高于普通的金属。当然成本也增加不少。这在高端的LED产品中可以考虑。

  Synjet),其方法就是将空气压缩后高速喷出,直接将芯片的热量带走,这必然是LED等散热以后的发展趋势。4

  Stefan-Boltzmann(史蒂芬-玻耳兹曼定律)定律计算,如果大家有兴趣,可以搜索一下,有工程师做过测试,发黑后其发射率可以增加3~5倍,具体数据因为未经允许所以不能引用。

  CPU的散热片是发黑的,为什么?因为温度!在100度以下的时候,热辐射的量很小,又处于一个封闭环境,热辐射实际上是没有效果的。而风路设计合理的时候,热对流和热传导其降低温度的效率远远高出热辐射的效率,因此,如果必须使用发黑处理来降低温度,一定程度上说明散热系统冗余不足。5

  10um,热阻非常小,并不影响多少散热,存不存在效果差不多。去除绿油更多的应该是通过增加焊锡而增加过电流能力。

  PCB中间的材质FR-4导热效果并不好,0.1左右,任何一种金属的效果都要超出其导热效果,因此钻孔可以有效的使背面铜箔能够快速升温,也间接的改善了散热效果。但是最终效果取决于两面用于散热铜箔的总面积,而不是钻了多少孔、多大的孔。

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