散熱片的成形製程-從手機到汽車都有它的存在

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電子模組主要由許多電晶體(或積體電路)所組成,在運行過程中會散發熱能,導致元件溫度過高降低產品效能與穩定性,因此會透過增加熱傳導面積的方式,將熱能盡可能的引導到與空氣(或液體)接觸的多面積物體,通常是具有一底板與電子元件(或發熱元件)接觸,將熱能擴散至板上用來增加散熱對流的圓柱狀或鰭片狀特徵,這物體我們稱為散熱片(Heat Sink)。
常見的商業用途材料都具有不同的導熱性,由高定低分別為銀、銅、鋁,但銀的價格太高、銅的比重大、鋁的導熱係數較差(150~218W/m*K),所以一般在不考慮空間或重量的場合會使用C1100的近純銅,在攜帶型電子元件或特殊輕量化需求的環境則會採用AL6063鋁合金(純鋁導熱性較佳,但結構強度不足易變形)。
常見以塑性工法成形的散熱片,主要有兩種 :
1.擠型
一般為AL6063鋁擠型(因銅的塑流應力較大,成形密集的散熱鰭片時,容易造成模具損壞),將圓形鋁錠加溫至480~520℃置於盛錠筒內,透過壓桿擠壓鋁錠通過預熱400℃的鰭片型模具,得到連續的長條形散熱片,經時效硬化後裁切加工為成品。但散熱鰭片(Fins)的長細比通常需<15,一般不會大於20,超過這個比值會因應力過大造成模具的斷裂。
2.鍛造
對於鍛造散熱片而言,材質上的限制較少,銅或鋁合金都可以鍛造方式製造出長細比50、厚度1mm以下、長度間隙比為20的散熱片,因此在相同的範圍內可以達到比擠型散熱片更多的散熱面積,重量也相對較輕。但還是有一些難以控制的缺點,鍛造薄化鰭片的散熱座時,容易因塑流不均會使得鰭片的高度產生高低差,所以後續需要依靠較多的機械加工來完成產品的外觀尺寸。
另外常見的散熱片製造方式還有壓鑄成形、銅鋁複合材壓合、MIM金屬粉末射出成形…等,都可以因應不同的設計與環境條件,滿足目標的散熱效果所需製程。
#常見的都是高價格競爭帶的鋁擠型散熱片
#鍛造散熱片比較有優勢
各種散熱片樣式
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鑒於多數產品開發屬於連續製程,常需串連各類成形工法達成客戶要求,當前成形技術研究大都著重單點項目,以鍛造、沖壓、加工為主;因此將整合各項固態金屬成形技術與資源(涵蓋鍛造、擠型、軋延、抽製、旋壓/鍛、沖壓、液壓鼓脹、CAE),協助在職者或有興趣的朋友一同深入討論。
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