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插片式散熱器

作者:上海旭諾時間:2023.12.29

插片式散熱器是在底板上插接散熱片,在散熱片的表面有花紋,花紋位于散熱片的兩個散熱面上,并且該花紋可利用滾壓方式形成。在底板上均勻而間隔地開設插接散熱片的安裝槽,安裝時把翅片插入到安裝槽,通過沖床將凹槽兩側往中間擠壓,從而緊緊抱住散熱翅片,實現緊密牢固結合。這種方式實現了插翅厚度足夠薄,所以在相同尺寸底座內翅片數量顯著增多,實現更好的散熱效果。

插片式散熱器只有鋁翅片端部很少部分插入底板,接觸導熱面積有限,熱阻就會偏大。熱阻參數一致性也差。但也具有其他顯著優勢:

1、插片式散熱器生產環節沒有廢品產生,減少了資源的浪費。

2、插片式散熱器在組裝過程中不需要焊接,對插片式散熱器表面沒有過熱影響。

3、插片式散熱器的種類、樣式顏色很多,可以同各種設備風格相搭配。

4、插片式散熱器采用了獨特的外觀設計,密密麻麻的散熱片不僅讓散熱器看起來十分的緊湊,同時還保障了散熱器的工作性能。

散熱器的選擇

選擇合適的散熱器,不僅與散熱器的大小有關,而且和地域、環境、溫度(季節)、通風條件及安裝密度等因素有關。SSR的底板與散熱器連接處均勻涂超導熱硅脂。散熱器效果的參考標準:SSR的底板與散熱器相連接的接觸面溫度不得超過80℃

模塊散熱器選擇

用戶選配散熱器時,必須考慮以下因素:

① 模塊工作電流大小,以決定所需散熱面積;

② 使用環境,據此可以確定采取什么冷卻方式——自然冷卻、強迫風冷、還是水冷;

③ 裝置的外形、體積、給散熱器預留空間的大小,據此可以確定采用什么形狀的散熱器。

一般而論,大多數用戶會選擇鋁型材散熱器。為方便用戶,對我公司生產的各類模塊,在特性參數表中都給出了所需散熱面積。此面積是在模塊滿負荷工作且在強迫風冷時的參考值。

下面給出散熱器長度的計算公式:

 模塊所需散熱面積=(散熱器周長)×(散熱器長度)+(截面積)×2

其中,模塊所需散熱面積為模塊特性參數表中給出的參考值,散熱器周長、截面積可以在散熱器廠家樣本中查到,散熱器長度為待求量。在使用功率器件時最重要的是如何使其產生的熱量有效地散發出去,以獲得高可靠性。散熱的最一般方法是把器件安裝在散熱器上,散熱板將熱量輻射到周圍的空氣中去,以及通過自然對流來散發熱量。一般地說,從散熱器到周圍的空氣的熱流量(P)可由下例表示。

   P=hAη△T

式中 h為散熱器總的傳熱導率(W/cm2℃),A為散熱器的表面積(cm2),η為散熱器效率,△T為散熱器的最高溫度與環境溫度之差(℃)。

   上式中h是由輻射及對流來決定,η是由散熱器的形狀來決定。

   總之,散熱器的表面積越大,與環境溫度之差越大,散熱板的熱量輻射越有效。

(1)輻射散熱

下述近似式表示輻射散熱

hr=2.3×10-11×ε(△T/2+237)3(W/cm2℃)式中

 ε是表面輻射率,隨散熱器的表面狀況而變化。表面研磨光潔的產品ε=0.05~0.1也就是說輻射率極差。然而,散熱器表面涂以涂料,經氧化可使ε=1

(2)對流散熱

功率器件安裝在裝置的框架上時,采用對流散熱比輻射散熱更有效。在一個大氣壓的空氣中,采用對流散熱器的傳導率近似地由下式表示。hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2℃)

式中,H是散熱垂直方向的高度。散熱器的間隔高定在H1/4(cm)之內??傊?,散熱器的垂直方向長于水平方向更為有效。

(3)散熱器效率η

  若用薄材料制成散熱器,則離熱源越遠,表面溫度越低,散熱效果也越差。上述公式是假定溫度都是均勻分布的,而實際上在散熱板的邊緣部位表面溫度越低。

這種由散熱器本身溫度確定的系數就是散熱器效率,它表示散熱板實際傳遞的熱量與器材安裝部位最高溫度視為均勻分布時的熱量之比。

  η主要是由所用散熱器的材料大小與厚度來決定的。一般地說,熱傳導率高的材料如鋁(2.12W/cm2℃)及銅(3.85W/cm2℃)而鋼(0.46W/cm2℃)就相當差了。

另外,散熱器的厚度以厚些為好,并以跟散熱器的長度平方成比例為最佳。

根據上述各點,適用于功率器件的散熱器應滿足下列要求:

(Ⅰ)表面積盡可能大些。

(Ⅱ)散熱器表面陽極氧化,發黑處理。

(Ⅲ)散熱器配置應使空氣易于流通,以長邊取垂直方向為佳。

(Ⅳ)使用熱傳導率良好的鋁及銅作為散熱器材料。

(Ⅴ)散熱器厚些為好,厚度與長度平方成比例。


安裝散熱器的幾點注意事項

1. 在保證半導體功率器件工作時的實際結溫小于最大結溫情況下,應盡量選用體積小,重量輕的規格。

2. 散熱效果優劣與安裝工藝有密切關系,安裝時應盡量增大功率器件與散熱器的接觸面積,降低接觸熱阻,提高傳熱效果。

3. 如果把接觸熱阻降的更小些,安裝時在功率器件與散熱器之間加一薄薄的導熱硅脂,可以降低熱阻25~30%。

4. 安裝時需要在器件與散熱器之間墊導熱或絕緣墊片,建議采用低熱阻材料,如紫銅箔、鋁箔或薄云母、聚脂薄膜。

5. 當安裝一個器件時,其安裝孔(或組孔)置于散熱器基面的中心(L/2)位置。當安裝兩個或兩個以上器件時其安裝孔(或組孔)位置在散熱器基面中心線上均布(L/2n)位置。

6. 緊固器件時需保證螺釘扭力一致。

7. 功率器件與散熱器安裝好后,不宜再對功率器件和散熱器進行機械加工或整形,否則會產生應力,增加接觸熱阻。

8. 單面肋片式散熱器,適于在設備外部(如安裝在機箱外部)作自然風冷,即利于功率器件的通風散熱又可降低機內溫升。

9. 自然冷卻后,應使散熱器的斷面平行于水平面的方向;強制風冷時,應使氣流的流向平行于散熱器的肋片方向。



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