Opening rate versus relative requirements 開孔率相對應各種相關的規範要求

更新於 2024/08/07發佈於 2024/08/07閱讀時間約 6 分鐘

產品開發設計流程通常是由PM訂出一個產品的規格、機構設計人員(mechanical architect)把每個零件的placement擺置完成、ID engineer 完成造型設計、測試部門訂定出測試的規範、Thermal engineer同時做出初步的 air flow及opening(開孔位置及孔大小)的建議及需求。在開發設計過程期間、各部門就會有互相的討論，也會對外觀設計、機構設計、散熱設計、電子設計…等等，甚至得到客戶的反饋意見，然後做一些設計上的調整。

Opening rate(開孔率)在任何一個產品(device)中，不管該device是passive的散熱規格要求、還是active的散熱需求，opening rate對機構設計來說，是一個非常重要的特徵。但是，機構設計對於產品(device)外觀的開孔來說，該如何做出正確的方向呢？我們就從幾個面相來說明吧。

1. 針對Thermal team提出的要求及建議，對於機構設計來說，以下事項必須特別注意：

1-1. air flow path：必須在Thermal team所要求的開孔位置、開孔率、開孔範圍來做設計。

1-2. Intake 和 outtake所形成的airflow路徑，必須讓高瓦數的發熱零件落在airflow 的路徑上。作法通常是調整風控孔的位置或調整零件的位置。

1-3. 在出風口的開孔大小的總量必須大於或等於在進風口的開孔大小的總量，才不會讓air flow在device內部造成亂流或堵塞。

1-4. 在產品(device)靠近牆壁時、產品放置在桌面時，通風的開孔必須和牆壁及桌面保持一定的距離。通常會用產品的造型(的凸包)或橡膠腳墊來讓產品(device)和牆壁及桌面保持一定的距離，使通風口的空氣對流順暢。

1-5. 要注意在一個產品(device)中，熱空氣熱的移動基本上是網上的，除非有風扇強制熱空氣的移動方向，要不然熱空氣都會向上堆積。機構上對於熱的對策就必須做機殼散熱、或者是液冷的對策了。

1-6. 以active 的散熱對策來說，該風孔所安裝的風扇是進風還是出風，這個決定權責單位是Thermal部門的工程師。機構設計的零件或材料不可以影響流動空氣的順暢性。同時也不可因為零件的擺放位置不恰當、而造成風切的噪音。

2. 針對Safety(安規)方面的注意事項，機構設計也不能忽視，大略列出以下幾點給大家參考：

2-1. 關於滴水方面，尤其是當通風散熱的開孔位置在產品上方、或者是當產品旋轉後散熱風孔位置在產品的上方時，要注意當產品上方有水滴或水柱掉落時，水會不會造成系統的損壞、或當機、或重新開機、或功能失常。所以在設計上就必須做一些prevention，例如排水溝的導引設計、水滴的阻擋設計…等等。甚至取消孔的設計。

2-2. 除了考慮到通風的開孔在產品的上方之外，也不能忘了通風的開孔在產品的下方的狀況，也必須跟Safety部門確認底部的開孔會不會有引起火災的疑慮(電子零件、銲錫、焊渣…掉落桌面或地板引起的火災疑慮)。要特別注意的是，做這個確認必須同時要考慮產品(device)在放平穩的狀態和安規所要求的傾斜狀態去確認產品(device)內部的零件、錫渣....等等掉落時，穿過底部散熱孔，再掉落到桌面或地板而引起火災的可能性。雖然檢驗的責任單位是安規部門，但機構設計必須自我先診斷設計是不是會跟安規的規格衝突，要不然問題發現在設計完成之後，所造成的影響會更大。

2-3. Safety (安規)criteria所要求的開孔標準，機構設計必須完全遵守。例如：單層的機殼無法有效的阻擋外物的進入時，在機殼的內層就必須再增加一層結構，以便讓孔得到轉折、得到緩衝，外物才不至於進入產品之內，造成產品系統的損害、甚至火災。

2-4. 安規相關規範可以查閱CAN/CSA-C22.2 NO.60950-00, UL 60950

3. 對於外觀設的計，雖然ID engineer會對通風的開孔形狀、位置有不一樣的想法，但是對機構設計人員來說，3C機構設計爸認為機構設計人員要注意以下幾點：

3-1. 當通風的開孔落在塑膠外觀件的parting時，而且對模具、或塑膠部件的生產有品質疑慮時，則必須提出改變通風的開孔位置的建議。

3-2. 當通風的開孔位置容易累積灰塵時，必須提出改變孔位置建議。

3-3. 當通風的開孔很容易被內部線材、或是外部線材、外部物品擋住的情況時，機構設計人員必須提出改變通風的開孔位置的建議。

4. 對機構件的設計(sheet metal、plastic)，設計通風的開孔必須注意以下情況：

4-1. 開孔率的簡易計算：

機構設計人員必須有一個簡單的APP或calculator來計算opening rate(開孔率)，當然，網路上也提供了一些免費的計算軟體。這個工具便於自己快速得到設計上的參考。Calculator同時也提供了孔 pattern的建議，比較出哪一種的孔pattern是極大化的開孔率 (opening rate)

4-2. 模具及生產上的考量：

產品(系統)的機殼材質可能是塑膠、可能是沖壓鈑金件、壓鑄件，或是其他材質。機構設計人員必須注意通風的開孔間的最小距離是否會衝擊該材料的成型條件，也要考量模具上的設計或成型會不會有問題。

參考文獻: CAN/CSA-C22.2 NO.60950–00, UL 60950

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