电子散热器

散热器种类没有严格的定义，也没有严格的分类方法。通常根据散热器加工方法、冷却方法、专业用途、使用材料、使用功率、散热器特点等分类。

(1) 按加工方法分。有插指形散热器(板料冲压成型)、型材散热器(挤压成型材)、插片散热器、铸造散热器等。

(2) 按冷却方法分。有自然冷却散热器、风冷散热器、液冷散热器(水冷散热器、油冷散热器)、冷板散热器、热管散热器等。

(3) 按专业用途分。有功率器件散热器、模块用散热器、电阻散热器、变频散热器、机箱一体化散热器、电机机壳一体化散热器、电焊机散热器、电源散热器、显卡散热器、IT散热器等。

(4) 按使用材料分。有铝散热器、铜散热器、钢散热器。

(5) 按使用功率分。有小功率散热器、中功率散热器、大功率散热器。

(6) 按散热器特点分。有西竹散热器(两高肋片中间加短肋片，高、短肋片均有小齿，散热面积大，模具费高)、密齿型材散热器(齿密、齿高、散热面积大，模具加工难度大、模具费高、适用于大功率风冷)、组合散热器(由两个零件或两个零件以上通过机械或专用的加工方法而构成的散热器，如型材组合散热器等)。

电子散热器是一种加快发热体热量散发的装置，衡量一个散热器的好坏有两点:散热和静音。计算机部件中大量使用集成电路。众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。电子散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。

1.1散热体表面应无缩孔、锈蚀、裂纹等缺陷;

1.2平板形散热器的金属紧固件(压板、压盖、碟形弹簧)、水冷散热体的导电片应加镀层保护;

1.3散热体台面的表面粗糙度Ra最大允许值为3.2，m;

1.4散热体台面的平面度不低于9级;

1.5用于湿热带电力半导体器件的散热器(包括散热体、紧固件和绝缘件)，表面应经防护处理，其耐潮湿、耐盐雾和耐霉菌的能力应符合相应的热带电力半导体器件标准;

1.6散热器专用的紧固件和绝缘件应符合GBB446.3(电力半导体器件用散热器绝缘件和紧固件》

1.7散热器与电力半导体安装的紧固力矩或紧固压力应符合器件产品标准的有关规定;

1.8平板形散热体台面的安装中心定位销尺寸:直径中2.5mm，高出台面lmmo

2.1对冷却水的水质应有一定要求循环水的电阻率应不低于2.5Ki2 , PH值在6}9之间;进口水温度不高于35℃、水流量为4一8L/min;

2.2当用于高电压或较高电压器件时，必须确保上述水质的要求或更高水质的要求;

2.3水冷散热器在工作时，应特别注意防漏水、防堵塞、防凝露。

2.4风冷散热器安装时，散热器叶片应沿冷却风气流方向;进口空气温度不高于400C、进口端风速为4 - 6mls;

2.5由于风冷散热器具有风阻参数的特点，选用整机中的散热器时，应根据负载要求和风机能力，查散热器热阻、流阻与风速的关系曲线，综合考虑散热器热阻和风阻两个参数。

市场上出现了大量价低质次的劣质散热器，这种散热器无论从散热体材质、加工要求、部件质量等方面都与国家行业标准的规定有较大差距，在使用中对器件的寿命和整机质量有较大影响。用户在选用时可从以下方面加以鉴别:

3.1材质(纯度、厚度、加工精度等)和制造工艺(铸造产生的裂纹、缩孔等)的好坏，低劣的材质及粗糙有缺陷的工艺，将直接引响散热器的导热系数;

3.2散热器接触台面的表面粗糙度和平面度，直接影响接触热阻及压降;

3.3散热器用碟型弹簧，应保证经24小时压平后，自由高度应稳定，否则使用一段时间后弹簧可能失效，将导致散热器与管芯的接触不良。

在安装散热器时，需要很大的压力或力矩。由于散热体台面的直径大于管芯的直径，在此压力或力矩的作用下，散热体台面必然会变形。如果再将相同直径或更大直径的管芯，装在散热器上，则导致台面与管芯表面之间的接触状况不良，从而不能保证良好的散热效果。

如果用户需要重复使用散热器，则一定要保证散热体台面的表面粗糙度、平行度和平面度满足要求，否则在运行中极易因过热而损坏器件。尤其是水冷系列散热器，在重复使用前，一定要仔细检查其台面变形情况，如有明显下陷现象，则应更换。

为了保证良好的散热条件，每只管芯应具有相应的散热器匹配。

湿热季节，水冷散热器容易出现凝露现象，如果不加注意，极容易引起设备绝缘下降引发短路故障。对多数使用环境来说，需要注意以下事项以防止凝露。

5.1在湿热季节，注意环境温度与冷却水温差不小于5℃;

5.2停电时，应在关闭闸刀后随即停水;启动时，应在通水后随即合闸，分合闸操作与断通水操作紧紧相连，顺序不可颠倒。

当器件工作于6KHz以上的电流频率下时，应考虑散热器本身紧固螺杆、压盖等部件的发热效应，用户在安装布置器件时，应注意避免使上述部件处于感应加热效应强烈的位置;必要时，可考虑采用不锈钢材料。

钢管型散热器在欧洲问世后，就以其尊贵典雅、丰富多彩的面貌风靡世界。1998年，建设部和中国建设机械总公司率先将欧洲森德钢管散热器引进中国，其精湛工艺、高档品质、华丽外表和昂贵价格，令商家和消费者用户耳目一新，受到了万千大众的喜爱和美誉。现在此类产品已经成为散热器市场最畅销的产品之一，建设部专门为该类产品制定了行业标准。于是钢管散热器成为国家建设部提倡推广的主打散热器产品，也是目前我国市场占有率最高的散热器。

经过数年的实际使用，人们发现钢管散热器的美中不足，就是钢管型散热器安装使用一段时间以后，容易在焊缝处出现渗漏水的问题。专家们在仔细分析之后发现有两个主要原因:第一客观因素，这种引进产品不完全符合中国国情，我国目前的供暖运行管理还很不规范，供暖水质也不好，水的含氧量较高，容易氧化腐蚀钢铁;第二主观因素，这种引进产品是由薄型钢板通过卷压焊接工艺而成型的，焊点太多，焊缝太长。①片头(即分水器)是由两块薄型钢板分别卷压再焊接成型的，自然形成片头一周的焊缝，包括片头最顶端易积水处的焊缝;②立管是由薄型钢板卷成管状，用焊接的方法将缝焊牢形成钢管;③再把立管和片头焊接成型为散热器的单片;④散热器单片之间的连接也是焊接的，最后才形成成组的散热器。在供暖期间，往往不是满水运行，上部片头会出现空气层;在停止供暖后水放空，底部片头处会有残留水很难排净;所以上下片头的焊缝处是最容易受腐蚀的。由此看出是钢管型散热器的焊接制造工艺导致了焊点多和焊缝长。为了防止散热器的腐蚀漏水，厂家们纷纷研究各种补救措施，比如在钢管散热器内部使用各种涂料防腐，在散热器中加镁棒阳板保护防腐等等，都不能从根本上解决腐蚀漏水的问题。使原本能主动防腐的散热器变成了被动防腐。

建设部散热器行业专家们曾经引进当时最先进的欧洲钢管散热器，今天上海一力供暖设备有限公司会同这批专家独辟蹊径，从制造工艺上下工夫，推出龙坦牌精密铸钢散热器，它是针对原引进产品焊点多焊缝长易腐蚀等质量缺陷进行的重大改进。主要表现在:使用的钢材材质不同，钢材厚度不同，制造工艺不同，焊点焊缝的数量不同，其结果是抗腐蚀能力更强。具体的说，原引进产品片头是由两片各1.5mm厚的钢板分别压制成型后经焊接完成的，自然形成片头一周的焊缝，包括片头最顶端易积水处的焊缝;立管用1.25mm的钢板卷成圆柱型，经焊接成钢管;再把立管和片头焊接成型为散热器的单片;最后片与片之间再焊接成型，组成完整的暖气片。而新产品首先将焊接成型的片头改为一次铸造成型的精密铸钢，其材质是壁厚2.7mm的稀土改性铸钢;其次把焊接成型的有缝钢管改为壁厚1.5mm优质低碳无缝钢管;再将片头与无缝钢管两者对合，用自动闪光焊机加压一次焊接成型为暖气片;最后再将片与片的焊缝连接改为罗纹丝扣连接，构成成组的完整的散热器。

这种新的制造工艺，使易腐蚀的焊点焊缝总长度减少了95%---98%，尤其是最易积水的散热器两端的片头改为精密铸钢，这就从根本上避免了钢管散热器焊缝多、焊缝长的质量缺陷，从根本解决了钢制散热器易腐蚀易漏水的问题。精密铸钢散热器即保留了钢管散热器所有的(轻质、高压、高热、节能、环保、外型美观等)特点，又融合了铸铁散热器的长处，同时还选用更优良、更耐腐的相当于20锅炉钢的钢材作为原材料。它彻底的屏弃了国内普遍使用的散热器内涂料防腐的方法，而直接选用一次铸造成型的精密铸钢来抗腐防漏，成倍的增加了抗腐防漏的年限。不仅如此，它比同行业标准的散热量高出10%--30%、抗压力提高20%，钢材厚度增加20%--80%，还有节能环保等方面的诸多特性。它即保留了钢管散热器的轻质、高压、高热、节能、环保、外型美观等优点，又融合了铸铁散热器的诸多长处，是一种脱胎换骨的创新性的产品，自此钢制散热器将进入第二代的发展进程。新产品优质钢材的使用，壁厚的增加，焊点焊缝极大的减少，使新产品相对于原引进产品来说，大量减少了易腐蚀的部位。经中国科技大学检测，可承受20年连续不间断的腐蚀，理论使用寿命60年。是不用采取任何被动防腐措施的经久耐用的主动防腐产品。

精密铸钢散热器是由我国散热器行业专家在多年行业管理经验的基础上，为适应国情，吸收了我国传统铸铁散热器的优点而专门研究开发的。针对原引进产品的缺点，新产品经过研发中试，成功的进行了重大改进。它即保留了国外钢管散热器的主要特点和优点，又通过革新制造工艺和提高钢材性能的方法，极大的提高了抗腐蚀能力。经中国科技大学检测，连续不间断对其腐蚀的情况下，20年不被腐蚀漏水。精密铸钢散热器是高品质低价位，更适合高层建筑、高档公寓、别墅和办公楼使用。原焊接工艺的引进产品，曾经引领中国钢制散热器的前进，铸钢散热器将会创造钢制散热器的再次辉煌，未来的潮流必将是无防腐概念的铸钢散热器时代。我们坚信品牌是靠过硬的质量影响出来的，不是靠广告宣传出来的，有知名度的产品不一定科技领先，因为社会在前进科技会发展新产品层出不穷.

电子散热器通常是针对大功率电子元器件散热的散热片，没有外加电源，自然冷却，大多数都是制成铝合金型材，根据元器件大小切断成需要的尺寸，例如大功率开关管或三极管的散热片。当然特殊情况下超大功率的电子元件也有带散热风扇的，例如开关电源的开关管就必须加装散热风扇。

散热器的最后成交价格与所选散热器的规格型号、数量、交货方式、付款方式有关，有一点需要用户特别注意铝散热器通常采用纯铝或6063合金来制造，这两种材质都有很好的导热性与之相比杂铝的导热性则差数倍;(其导热系数请见【相关数据】)由于散热器成本一半以上是材料费，杂铝的价格是低廉的;因此对特别便宜的散热器，购买时要考虑因材质造成的散热性能的损失。

首先确定要散热的电子元器件，明确其工作参数，工作条件，尺寸大小，安装方式，选择散热器的底板大小比元器件安装面略大一些即可，因为安装空间的限制，散热器主要依靠与空气对流来散热，超出与元器件接触面的散热器，其散热效果随与元器件距离的增加而递减。对于单肋散热器，如果所需散热器的宽度在表中空缺，可选择两倍或三倍宽度的散热器截断即可。

关于散热器选择的计算方法

散热计算公式:

Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc

散热器热阻Rff 是选择散热器的主要依据。Tj 和Rtj 是半导体器件提供的参数，Pc是设计要求的参数，Rtc 可从热设计专业书籍中查表。

(1) 计算总热阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc

(2) 计算散热器热阻Rtf 或温升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc

(3)确定散热器:按照散热器的工作条件(自然冷却或强迫风冷)，根据Rtf 或ΔTfa和 Pc 选择散热器，查所选散热器的散热曲线(Rtf 曲线或ΔTfa线)，曲线上查出的值小于计算值时，就找到了合适的散热器。

对于型材散热器，当无法找到热阻曲线或温升曲线时，可以按以下方法确定:

按上述公式求出散热器温升ΔTfa，然后计算散热器的综合换热系数α:

α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}

式中:

ψ1─── 描写散热器L/b对α的影响，(L为散热器的长度，b为两肋片的间距);

ψ2─── 描写散热器h/b对α的影响，(h为散热器肋片的高度);

ψ3─── 描写散热器宽度尺寸W增加时对α的影响;

√√ [(Tf-Ta)/20]───描写散热器表面最高温度对周围环境的温升对α的影响;

以上参数可以查表得到。

计算两肋片间的表面所散的功率q0

q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L

根据单面带肋或双面带肋散热器的肋片数n,计算散热功率Pc′

单面肋片:Pc′=nq0

双面肋片:Pc′=2nq0

若Pc′ >Pc 时则能满足要求。

参数定义:

Rt─── 总内阻，℃/W;

Rtj─── 半导体器件内热阻，℃/W;

Rtc─── 半导体器件与散热器界面间的界面热阻，℃/W;

Rtf─── 散热器热阻，℃/W;

Tj─── 半导体器件结温，℃;

Tc─── 半导体器件壳温，℃;

Tf─── 散热器温度，℃;

Ta─── 环境温度，℃;

Pc─── 半导体器件使用功率，W;

ΔTfa ─── 散热器温升，℃;

《电子散热器技术手册》主要介绍了电子设备中常用、实用的电子散热器。全书共13章，主要内容包括:散热器设计选用原则，型材散热器，插片散热器，叉指形散热器和板材散热器，铸造散热器，热管，机箱一体化散热器和电机机壳一体化散热器，西竹散热器，有热阻曲线和温升曲线的型材散热器，显卡散热器，密齿型材散热器，组合散热器、水冷散热器及电阻外壳散热器，散热器热阻测试方法和导热材料。

本手册可供电子行业各种电源设计、热设计、结构设计、可靠性设计、热测试、采购等技术人员使用，也可供高等院校电子机械类专业师生参考。