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[摘 要]本文对电子产品新型散热結构设计进行介绍，通过板材冲压成型，接触发热芯片，使热量通过冲压成型的热散片传导至外部，使电子产品的工作温度降低。新型散热结构具有较为简单的加工工艺，安装较为方便，可有效提高产品的散热性能，降低生产成本。
[关键词]电子产品；新型散热结构；设计
中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0132-01
随着科学技术水平的提升，目前终端电子产品集成度越来越高，随之而来就是电子产品性能的大幅度提升，产品内电子器件运行时，所产生的热能也呈几何倍增长，因此，有效快速的换热渠道对于电子产品的正常使用具有重要意义。电子产品所产生的热能快速散发到空气中，可有效避免电子器件因温度过高而损毁。本文对电子产品新型散热结构设计进行分析探讨，以期大幅度降低电子产品的工作温度。
一、电子产品的散热结构现状
热量的传递可分为三种形式，第一种为导热，第二种为对流换热，第三种为辐射换热。在终端电子设备中共同存在三种热量传递方式即换热方式。在同一环境下，散热器所能散发的最大热量与散热器换热面积之间存在线性相关关系，散热器的换热面积增大，可使散发的热量随之增大[1]，因此，为了提高电子产品的散热效果，需增加散热解结构的有效换热面积，进一步增大散热量。
现今的电子终端产品散热器多采用翅片式，该散热器材为铝或铜所制成，通过挤压成型。一般而言，增加翅片数量，在同等空间内科增加散热器的换热面积，将芯片工作时所产生的的热量发散到空气中。在实际产品设计过程中，翅片散热器的散热效果并不理想，由于一般电子产品的内部空间均较为狭小，自然对流散热功效可忽略不计，增加翅片数量也无法提高散热器的有效散热面积，主要原因为2个翅片侧面与空气接触换热时，接触空间内部空气是不流动的，无法直接将热量传播到周围的空气中，而是通过将两侧壁间的空气加热，并通过加热的空气将热量传递给周围空气，实现散热的目的，只是2个侧壁间的距离方位实际工作的有效换热面积[2]。翅片式散热器的有效散热面积可简化为2个截面与侧面以及顶面。散热器背面由于与芯片直接接触，不参与空气传热，所以不计为散热结构。
二、电子产品的新型散热结构设计
对散热器每一处面积进行最大效率的利用是新型散热结构功能最大化的关键，在此理论的基础上，可通过钢板直接冲压成型，形成凹字形的散热解结构。关键位于顶部的较大面积的铝片，上下表面均与周围空气紧密相连，形成一个有效的换热面，同时形成快速传导与辐射。散热器底部面积需与芯片大小相一致，底部吸收热量可快速传递至散热器顶部。相比于传统翅片散热器，凹式散热器结构更为简单，在重量相等的情况下，具有更大的有效换热面积。在发热芯片上方固定散热器，通过导热胶将散热器与发热芯片之间的间隙进行填充，使二者之间形成一个较为封闭的环境，在凹式散热结构中，将温度大面积散热到外壳表面，并直接将热量发散到空气中[3]。
三、组装与测试
凹式散热器固定方法可选择塑料弹簧卡扣，在散热器、PCB板间可开设通孔，并应用塑料弹簧卡扣进行连接固定，固定较为牢固，且组装操作较为简单。通过调整弹簧线径与圈数也可将发热芯片的受压大小进行科学调整，实现有效散热结构。凹式散热器的顶部换热面由两部分构成，上表面是有效散热面，而下表面与底部叠加部分则不计入散热器的有效散热面积中，简化后凹式散热器的有效散热面积为S=2A+2B+C+D[4]。A为散热器截面，B为散热器侧面，C为散热器顶面，D为散热器底面（去除与芯片相连部分）。以实际数据为例进行计算，一款翅片式散热器外形为35mm×39mm×10mm，截面面积为139mm2，重量约为13g，经简化计算求得其有效换热面积为1994mm2。采用凹式散热器外形进行设计时，数据为35mm×29mm×10mm，截面面积为88mm2，重量约为8g，经简化计算求得，有效换热面积为2234mm2。两个数据对比可知，传统翅片式散热器重量超过凹式散热器重量的40%之多，而凹式散热器的有效面积则高于传统翅片式散热器的12%。
将翅片式散热器与凹式散热器装在同一批电子产品上，并在同一测试环境内进行不同温度测试结果显示，在25℃的室温环境下，翅片式散热器内芯片温度可达到72.5℃，中心温度为65.6℃，而凹式散热器的芯片温度为67.1℃，中心温度为63.0℃；在室温为26℃的环境下，翅片式散热器内芯片温度为75.0℃，中心温度为67.9℃，而凹式散热器的芯片温度为65.0℃，中心温度为64.0℃；在27℃的环境下，翅片式散热器内芯片温度可达到74.3℃，中心温度为69.2℃，而凹式散热器的芯片温度为67.3℃，中心温度为65.0℃；根据数据结果分析，在不同温度下，凹式散热器的散热性能均高于翅片式散热器，且芯片温度与中心温度更低。
结束语
综上所述，凹式散热器作为一种新型电子产品散热器，在同等材料重量下可使空气有效接触面积增加30%左右，具有更高的散热性能，可应用于封闭狭小的电子产品中，具有良好的散热性能，可使产品的使用寿命有效延长。在电子产品中应用凹式散热器在生产工艺、使用效果、技术保障、整体成本等多方面，均明显优于传统翅片状散热器，具有更高的使用性价比。
参考文献
[1] 肖聪.电子产品新型散热结构设计[J].电动工具，2016（4）：18-20.
[2] 翁建华，石梦琦，崔晓钰.散热用微型风扇新技术的研究与应用[J].新技术新工艺，2016（12）：14-16.
[3] 肖聪.电子产品新型散热结构设计[J].集成电路应用，2017（2）：38-40.
[4] 杨阳.自然散热电子产品的外壳热设计[J].通信世界，2015（14）：247-248.
作者简介
李霄，女，1990-07，甘肃甘谷，本科，陕西烽火通信集团有限公司。
刘雷雷，男，1987-01，湖北大悟，，本科，陕西烽火通信集团有限公司。
[关键词]电子产品；新型散热结构；设计
中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0132-01
随着科学技术水平的提升，目前终端电子产品集成度越来越高，随之而来就是电子产品性能的大幅度提升，产品内电子器件运行时，所产生的热能也呈几何倍增长，因此，有效快速的换热渠道对于电子产品的正常使用具有重要意义。电子产品所产生的热能快速散发到空气中，可有效避免电子器件因温度过高而损毁。本文对电子产品新型散热结构设计进行分析探讨，以期大幅度降低电子产品的工作温度。
一、电子产品的散热结构现状
热量的传递可分为三种形式，第一种为导热，第二种为对流换热，第三种为辐射换热。在终端电子设备中共同存在三种热量传递方式即换热方式。在同一环境下，散热器所能散发的最大热量与散热器换热面积之间存在线性相关关系，散热器的换热面积增大，可使散发的热量随之增大[1]，因此，为了提高电子产品的散热效果，需增加散热解结构的有效换热面积，进一步增大散热量。
现今的电子终端产品散热器多采用翅片式，该散热器材为铝或铜所制成，通过挤压成型。一般而言，增加翅片数量，在同等空间内科增加散热器的换热面积，将芯片工作时所产生的的热量发散到空气中。在实际产品设计过程中，翅片散热器的散热效果并不理想，由于一般电子产品的内部空间均较为狭小，自然对流散热功效可忽略不计，增加翅片数量也无法提高散热器的有效散热面积，主要原因为2个翅片侧面与空气接触换热时，接触空间内部空气是不流动的，无法直接将热量传播到周围的空气中，而是通过将两侧壁间的空气加热，并通过加热的空气将热量传递给周围空气，实现散热的目的，只是2个侧壁间的距离方位实际工作的有效换热面积[2]。翅片式散热器的有效散热面积可简化为2个截面与侧面以及顶面。散热器背面由于与芯片直接接触，不参与空气传热，所以不计为散热结构。
二、电子产品的新型散热结构设计
对散热器每一处面积进行最大效率的利用是新型散热结构功能最大化的关键，在此理论的基础上，可通过钢板直接冲压成型，形成凹字形的散热解结构。关键位于顶部的较大面积的铝片，上下表面均与周围空气紧密相连，形成一个有效的换热面，同时形成快速传导与辐射。散热器底部面积需与芯片大小相一致，底部吸收热量可快速传递至散热器顶部。相比于传统翅片散热器，凹式散热器结构更为简单，在重量相等的情况下，具有更大的有效换热面积。在发热芯片上方固定散热器，通过导热胶将散热器与发热芯片之间的间隙进行填充，使二者之间形成一个较为封闭的环境，在凹式散热结构中，将温度大面积散热到外壳表面，并直接将热量发散到空气中[3]。
三、组装与测试
凹式散热器固定方法可选择塑料弹簧卡扣，在散热器、PCB板间可开设通孔，并应用塑料弹簧卡扣进行连接固定，固定较为牢固，且组装操作较为简单。通过调整弹簧线径与圈数也可将发热芯片的受压大小进行科学调整，实现有效散热结构。凹式散热器的顶部换热面由两部分构成，上表面是有效散热面，而下表面与底部叠加部分则不计入散热器的有效散热面积中，简化后凹式散热器的有效散热面积为S=2A+2B+C+D[4]。A为散热器截面，B为散热器侧面，C为散热器顶面，D为散热器底面（去除与芯片相连部分）。以实际数据为例进行计算，一款翅片式散热器外形为35mm×39mm×10mm，截面面积为139mm2，重量约为13g，经简化计算求得其有效换热面积为1994mm2。采用凹式散热器外形进行设计时，数据为35mm×29mm×10mm，截面面积为88mm2，重量约为8g，经简化计算求得，有效换热面积为2234mm2。两个数据对比可知，传统翅片式散热器重量超过凹式散热器重量的40%之多，而凹式散热器的有效面积则高于传统翅片式散热器的12%。
将翅片式散热器与凹式散热器装在同一批电子产品上，并在同一测试环境内进行不同温度测试结果显示，在25℃的室温环境下，翅片式散热器内芯片温度可达到72.5℃，中心温度为65.6℃，而凹式散热器的芯片温度为67.1℃，中心温度为63.0℃；在室温为26℃的环境下，翅片式散热器内芯片温度为75.0℃，中心温度为67.9℃，而凹式散热器的芯片温度为65.0℃，中心温度为64.0℃；在27℃的环境下，翅片式散热器内芯片温度可达到74.3℃，中心温度为69.2℃，而凹式散热器的芯片温度为67.3℃，中心温度为65.0℃；根据数据结果分析，在不同温度下，凹式散热器的散热性能均高于翅片式散热器，且芯片温度与中心温度更低。
结束语
综上所述，凹式散热器作为一种新型电子产品散热器，在同等材料重量下可使空气有效接触面积增加30%左右，具有更高的散热性能，可应用于封闭狭小的电子产品中，具有良好的散热性能，可使产品的使用寿命有效延长。在电子产品中应用凹式散热器在生产工艺、使用效果、技术保障、整体成本等多方面，均明显优于传统翅片状散热器，具有更高的使用性价比。
参考文献
[1] 肖聪.电子产品新型散热结构设计[J].电动工具，2016（4）：18-20.
[2] 翁建华，石梦琦，崔晓钰.散热用微型风扇新技术的研究与应用[J].新技术新工艺，2016（12）：14-16.
[3] 肖聪.电子产品新型散热结构设计[J].集成电路应用，2017（2）：38-40.
[4] 杨阳.自然散热电子产品的外壳热设计[J].通信世界，2015（14）：247-248.
作者简介
李霄，女，1990-07，甘肃甘谷，本科，陕西烽火通信集团有限公司。
刘雷雷，男，1987-01，湖北大悟，，本科，陕西烽火通信集团有限公司。