9電子產(chǎn)品散熱技術(shù)最新發(fā)展

1、散熱設(shè)計(jì)(九)電子產(chǎn)品散熱技術(shù)最新發(fā)展晨怡熱管日期:2005-11-623:45:04來(lái)源：電子設(shè)計(jì)資源網(wǎng)查看:大中小作者：劉君愷熱度：最近幾年包含LSI、數(shù)字相機(jī)、行動(dòng)電話、筆記型計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品，不斷朝高密度封裝與多功能化方向發(fā)展，使得散熱問(wèn)題成為非常棘手的課題，其中又以LSI等電子組件若未作妥善的散熱對(duì)策，不彳!無(wú)法發(fā)揮LSI的性能，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐蓹C(jī)器內(nèi)部的熱量暴增等后果。然而目前不論是LSI組件廠商，或是下游的電子產(chǎn)品系統(tǒng)整合業(yè)者，對(duì)散熱問(wèn)題大多處于摸索不知所措的狀態(tài)，有鑒于此本文將介紹國(guó)外各大公司，針對(duì)電子產(chǎn)品實(shí)施的散熱對(duì)策實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要深入探索散熱技術(shù)今后的發(fā)展動(dòng)向。散熱技術(shù)

2、的變遷如圖1所示由于漏電問(wèn)題使得LSI的散熱對(duì)策是系統(tǒng)整合的責(zé)任，這種傳統(tǒng)觀念正面臨極大的變革。此處所謂的漏電是指晶體管(transistor)的source與drain之間，施加于leak電流的電源電壓大曉而言。理論上leak電力會(huì)隨著溫度上升不斷增加，如果未有效抑制熱量意味著leak電力會(huì)引發(fā)更多的熱量，造成leak電力持續(xù)上升惡性循環(huán)后果。以Intel新推出的微處理器(microprocess)而言，它的消費(fèi)電力之中60%70%是屬于leak電力，一般認(rèn)為未來(lái)12年leak電力仍然扮演支配性角色。在此同時(shí)系統(tǒng)整合業(yè)者，由于單位體積的熱量不斷膨脹，使得如何將機(jī)器內(nèi)部的熱量排除更是雪上加霜，

3、因此系統(tǒng)整合業(yè)者轉(zhuǎn)因而要求LSI組件廠商，提供有效的散熱對(duì)策參考模式，事實(shí)上Intel已經(jīng)察覺(jué)事態(tài)的嚴(yán)重性，因此推出新型微處理器的同時(shí)，還提供下游系統(tǒng)整合業(yè)者有關(guān)LSI散熱設(shè)計(jì)的modelcase,因此未來(lái)其它電子組件廠商未來(lái)勢(shì)必跟進(jìn)。leak甯力leak甯力演支配性角色/I一充獨(dú)簟重力2aM200B122010齡通!如何抑制莪熟以往:奏由系銃裝者自行虛理今接二元件麻商全力支援圖1電子組件散熱對(duì)策的變化趨勢(shì)如上所述LSI等電子組件的散熱對(duì)策，成為電子業(yè)界高度囑目焦點(diǎn)，主要原因是電子產(chǎn)品性能快速提升所造成。以往計(jì)算機(jī)與數(shù)字家電業(yè)者大多忽視漏電電力問(wèn)題的存在，甚至采取增加電力的手法補(bǔ)償漏電電力造成

4、的損失，未來(lái)將變成優(yōu)先抑制熱量，藉此提升產(chǎn)品的性能等方向發(fā)展（圖2）。50，Mse型鼐的熱密度M5數(shù)位相槌的熟史度商品化畤期。a20045液晶露的熱密度200220032004商品化畤期i2001圖2電子產(chǎn)品單位體積的熱密度變化趨勢(shì)為了刺激消費(fèi)者更換筆記型計(jì)算機(jī)的意愿，LSI組件廠商不得不提高微處理器的動(dòng)作頻率，電視與DVD業(yè)者也不干示弱，積極提升影像顯示器的影像處理能力，例如目前液晶電視顯示畫(huà)面時(shí)的輝度，已經(jīng)比以往提高二倍，大約是380cd/m2左右。然而液晶電視與筆記型計(jì)算機(jī)最大差異，是消費(fèi)者要求筆記型計(jì)算機(jī)輕巧化高性能的同時(shí)，耗電量大幅增加使得單位體積的熱密度相對(duì)提高，DVD、數(shù)字相機(jī)等

5、電子產(chǎn)品，雖然同樣也面臨單位體積的熱密度問(wèn)題，不過(guò)由于顯示畫(huà)素受到format的限制，因此記錄方式的規(guī)格變更與取像組件高畫(huà)素化，卻不因熱密度問(wèn)題受到阻礙反而更快速進(jìn)步。電漿電視與液晶電視等平面顯示器的進(jìn)化，似乎也沒(méi)有因?yàn)闊崦芏葐?wèn)題受到額外的干擾，相反的隨著平面顯示器的薄型化、高輝度化與大型化，反而更具備降低熱密度的條件。一般認(rèn)為由于因特網(wǎng)的普及化，可作互動(dòng)溝通的通信產(chǎn)品與平面顯示器，未來(lái)有可能遭遇熱密度上升的挑戰(zhàn)，如此一來(lái)LSI電子組件的散熱對(duì)策會(huì)更加困難，因?yàn)闊崦芏忍岣咭馕吨峥臻g越小。除此之外，電子組件的增加與靜音化勢(shì)必成為散熱對(duì)策時(shí)的附帶訴求（圖3）。罩位財(cái)?shù)乃崦芏阮w可強(qiáng)碓品不可有怪巽

6、裁圖3散熱設(shè)計(jì)面臨的課題如圖4所示有熱能考量的電子組件大致上可分為兩種，分別是： .會(huì)產(chǎn)生高熱量的電子組件。 .對(duì)熱很脆弱的電子組件。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為所謂的散熱設(shè)計(jì)，只要妥善處理會(huì)產(chǎn)生高熱量的微處理器與其它電子組件即可，不過(guò)隨著電子產(chǎn)品多功能化，因此進(jìn)行高熱量的影像處理LSI、內(nèi)存等電子組件散熱設(shè)計(jì)的同時(shí)，也需要將對(duì)熱能很脆弱的電子組件列入考慮，例如DVD的光學(xué)讀寫(xiě)頭、數(shù)字相機(jī)的CCD與CMOS等取像組件以及液晶面板等等，都是典型對(duì)熱能很脆弱的電子產(chǎn)品。0CI鶴祥封熟很卿的譽(yù)元件液晶面板圖4需作散熱設(shè)計(jì)的電子組件散熱靜音化由于筆記型計(jì)算機(jī)散熱靜音化格外受到消費(fèi)者的重視，因此業(yè)者不得不采用更先進(jìn)的散

7、熱技術(shù)（圖5）。因?yàn)閭鹘y(tǒng)強(qiáng)制冷卻風(fēng)扇的噪音逐漸受到很嫌棄，進(jìn)而促成可快速散熱的石墨膜片（graphitesheet）,與利用pump作冷卻液循環(huán)的水冷式散熱device成為市場(chǎng)新寵，其中又以噪音值低于30dB的水冷式散熱設(shè)計(jì)（圖6）,已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種電子產(chǎn)品，達(dá)成無(wú)冷卻風(fēng)扇超靜音的目標(biāo)，一般認(rèn)為未來(lái)水冷式散熱設(shè)計(jì)可能會(huì)延伸至數(shù)字家電等領(lǐng)域。AL或AL+Cu的beatsink散期AL+heaipipe消普雷力，盆熟密度.120032004班叫年）圖5筆記型計(jì)算機(jī)的散熱技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)使用冷卻凰扇（奧其它冷卻方式弼合）第6己型富腦（馨巧鱉）載0-電配（高性能型）未使用冷和題扇PC伺服楣高喈間服槌卡1

8、00微虐理器的消音電力，門(mén)圖6筆記型計(jì)算機(jī)的散熱技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如上所述無(wú)風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)成為筆記型計(jì)算機(jī)的主流，不過(guò)對(duì)大部份的系統(tǒng)整合業(yè)者而言，若無(wú)LSI組件廠商的協(xié)助，要達(dá)成無(wú)風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)顯然不太容易，因?yàn)橐酝鵏SI組件廠商只愿意提供電子組件的最大消費(fèi)電力，然而系統(tǒng)整合業(yè)者進(jìn)行包含device在內(nèi)的散熱模擬分析（simulation）時(shí)，必需建立各種條件時(shí)的消費(fèi)電力模式，由于欠缺完整的組件數(shù)據(jù)，使得業(yè)者無(wú)法獲得精確的數(shù)據(jù)。這意味著未來(lái)LSI組件廠商與系統(tǒng)整合業(yè)者的互動(dòng)會(huì)更加頻繁，必要時(shí)LSI組件廠商有責(zé)任提供有助散熱的附屬device,并推薦散熱設(shè)計(jì)模式。圖7是NEC開(kāi)發(fā)的散熱仿真分析軟件

9、應(yīng)用實(shí)例，根據(jù)NEC表示該散熱仿真分析軟件，該軟件不但可作LSI電子組件仿真分析，甚至系統(tǒng)的外筐散熱也能勝任。除此之外該公司同時(shí)還開(kāi)發(fā)新型的水冷技術(shù)，該技術(shù)可使冷卻液在三次元積層的LSI各層循環(huán)，圖8是應(yīng)用這種新型水冷技術(shù)的二極管（diode）外觀與特性。(外熟模隔分析4)可支援三次元LSI的水冷程錮圖7散熱仿真分析軟件應(yīng)用實(shí)例140值舊AicdaJ200400600蹴K秒）(b)散熱特性圖8使用新型散熱技術(shù)的二極管數(shù)字電子產(chǎn)品的散熱決定device散熱對(duì)策的要素有兩個(gè)，分別是(a) .搭載device機(jī)器的單位體積消費(fèi)電力(b) .成本的容許度。有關(guān)(a)項(xiàng)單位體積的消費(fèi)電力，由于熱密度越大

10、造成要在狹窄空間，要將更多的熱量排出筐體外部的散熱設(shè)計(jì)越不容易。有關(guān)(b)項(xiàng)成本的容許度，是指機(jī)器的價(jià)格越高，相對(duì)的散熱設(shè)計(jì)獲得的成本容許度越大，更有裕度采用成本較高的新型散熱技術(shù)。圖9是根據(jù)以上的觀點(diǎn)制成的散熱設(shè)計(jì)approach,由圖可知熱密度越高成本容許度越大的產(chǎn)品，以筆記型計(jì)算機(jī)最具代表性；熱密度較低成本容許度較小的產(chǎn)品，類似數(shù)字相機(jī)、DVD等等都是它的范疇；熱密度較低成本容許度極大的產(chǎn)品，則有電漿電視、大型液晶電視等平面顯示器。延用僧祕(mì)技成本容靜度r平面霜祝NB-FC圖9散熱設(shè)計(jì)的approach由于筆記型計(jì)算機(jī)的散熱設(shè)計(jì)已經(jīng)締造先例，能同時(shí)滿足性能與成本兩大課題，因此今后勢(shì)必會(huì)對(duì)其

11、它電子產(chǎn)品產(chǎn)生示范效應(yīng)。值得注意的靜音化散熱設(shè)計(jì)的加入，尤其是新型筆記型計(jì)算機(jī)大多采用無(wú)冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)，使得冷卻風(fēng)扇的生存空間，可能會(huì)遭受潰散性的壓縮。例如松下與SONY基于筆記型計(jì)算機(jī)輕巧化考量，率先采用熱擴(kuò)散性極高的石墨膜片，進(jìn)而達(dá)成無(wú)冷卻風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)。松下的筆記型計(jì)算機(jī)使用動(dòng)作頻率為1.2GHz,12W的微處理器利用石墨膜片作散熱，該石墨膜片與鋁形成復(fù)合化藉此改善彎曲加工性，同時(shí)再用鋁壓著加工技術(shù)將石墨膜片周圍密封，防止石墨膜片發(fā)生粉塵影響外觀(圖10)o微處理器產(chǎn)生的熱量可以擴(kuò)散至石墨膜片，并傳導(dǎo)至鍵盤(pán)背部與外筐排至外部，這種新型散熱機(jī)構(gòu)的重量，比傳統(tǒng)冷卻風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)減少15g,14口寸

12、SXGA液晶面板+DVD-ROM之后的整體重量只有1499g。SONY的筆記型計(jì)算機(jī)使用7W的微處理器，它是利用設(shè)于主機(jī)板（motherboard上下方的石墨膜片，將微處理器產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散至外筐散熱。根據(jù)SONY表示該散熱機(jī)構(gòu)的重量比傳統(tǒng)冷卻風(fēng)扇散熱設(shè)計(jì)減少一半，成本則完全相同（圖11）。（GNB-PC的外繇石里膜片（b）NE-PC的內(nèi)部藉情S）石墨膜片的外圖10無(wú)冷卻風(fēng)扇的筆記型計(jì)算機(jī)（松下）石里膜片a)NB-W的外翻(t)NB-PC的內(nèi)部籍椿S)石墨膜片的外痛圖11無(wú)冷卻風(fēng)扇的筆記型計(jì)算機(jī)(SONY)至于30W以上高階筆記型計(jì)算機(jī)，若單純利用石墨膜片散熱，可能無(wú)法達(dá)成預(yù)期效果，基于散熱性能

13、比輕巧化更重要等考量，因此日立公司在2002年9月推出全球首度使用水冷模塊的筆記型計(jì)算機(jī)，雖然事后并沒(méi)有其它業(yè)者跟進(jìn)，不過(guò)隨著微處理器的消費(fèi)電力不斷刷新，使得冷卻風(fēng)扇的噪音問(wèn)題再度受到相關(guān)業(yè)者的注意。NEC開(kāi)發(fā)筆記型計(jì)算機(jī)專用超薄型水冷模塊，該水冷模塊為達(dá)成靜音特目標(biāo)，采用厚度只有5mm的壓電pump,模塊內(nèi)部設(shè)有循環(huán)水路的鋁質(zhì)散熱板厚度低于3mm,圖12是水冷模塊的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用實(shí)例。有關(guān)水冷模塊冷卻液的揮發(fā)性，由于該模塊采用液體穿透性極低的材料，同時(shí)提高模塊的密封性，因此可以有效減少冷卻液的揮發(fā)，使得冷卻液補(bǔ)充槽的體積只有以往的1/10左右。東芝試作的水冷模塊可將微處理器的熱量，擴(kuò)散至設(shè)于液晶

14、面板背面的散熱板(圖13)。該公司認(rèn)為這種方式未來(lái)會(huì)成為高階筆記型計(jì)算機(jī)的散熱設(shè)計(jì)主流，因此預(yù)定2004年推出水冷式筆記型計(jì)算機(jī)。事實(shí)上全球首度使用水冷模塊的日立公司，也堅(jiān)信30W以上靜音高階筆記型計(jì)算機(jī)，除了水冷方式?jīng)]有其它方法可供選擇，因此計(jì)劃未來(lái)將全力推廣水冷模塊(圖14)otanli:BOW*即水整f口4叫冷卻慢造冷卻肌扇*,*»tank'(Q水冷模的精造相同的冷霹空筒.(4則期冷和肌扇可冷加401的釉量23nHTr整股可冷卻再4。(b)NB-PC的內(nèi)部籍橇fin性電元件川雷源冷若噬精充精S)空冷典冰冷的冷加特性比戴圖12無(wú)冷卻風(fēng)扇的筆記型計(jì)算機(jī)(SONY)(a)NB

15、-PC的外Cb）散熟模糊的外冷割液捕充槽圖14內(nèi)設(shè)水冷模塊的筆記型計(jì)算機(jī)日本舊M基于可靠性優(yōu)先等考量仍然采用空冷方式，它是利用小型heatpipe與冷卻風(fēng)扇的克也交挾器L圖13內(nèi)設(shè)水冷模塊的筆記型計(jì)算機(jī)tube*1-pump1（c）水冷模能望冒己型甯胭的椅道幅部板（榭脂）港晶面板背面（榭脂）frontpl&ie榭脂)K陶蹄板陽(yáng)脂）熟交噢管前交操器組合，將微處理器產(chǎn)生的熱量排至外部。該公司在2003年4月推出動(dòng)作頻率為3.06GHz微處理器的膝上型計(jì)算機(jī)，就是采用冷卻性能比heatpipe更高的vapor與冷卻風(fēng)扇構(gòu)成的散熱器，這種新型散熱器可將消費(fèi)電力為84W的微處理器的熱量排至機(jī)體外

16、部(圖15)。舊M未采用水冷方式的理由有兩項(xiàng)，第一是可靠性問(wèn)題，由于pump等組件數(shù)量增加，不但可靠性令人質(zhì)疑，而且還會(huì)成本上升等后果；第二是采用水冷方式整體設(shè)計(jì)自由度相對(duì)受到限制，因?yàn)樗淠K必需附設(shè)熱交換器，為了獲得最佳化散熱效率，反而造成其它單元的layout受到極大限制。有關(guān)冷卻風(fēng)扇的噪音，舊M認(rèn)為冷卻風(fēng)扇的大型化可以降低轉(zhuǎn)速，進(jìn)而減緩旋轉(zhuǎn)造成的噪音，不過(guò)該公司也承認(rèn)未來(lái)必需開(kāi)發(fā)空冷以外的新技術(shù)。(a)NE-PC的外Cuplate*-'Cuplfite1僧統(tǒng)皓播'新運(yùn)輻楷一(o)vfiLporchamber內(nèi)部鞋揭圖15內(nèi)設(shè)vaporchamber的筆記型計(jì)算機(jī)(IBM

17、)隨著數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的CCD畫(huà)素增加與記錄媒體的進(jìn)步，輕巧小型已經(jīng)成為無(wú)法避免的潮流趨勢(shì)，類似上述數(shù)字產(chǎn)品屬于可攜式精密電子設(shè)備，所以防塵、防水的密封性，以及防止記錄時(shí)噪音混入都是必備特性，換言之未來(lái)無(wú)冷卻風(fēng)扇的散熱設(shè)計(jì)，勢(shì)必成為市場(chǎng)主流。日立公司針對(duì)DVD讀寫(xiě)頭的散熱設(shè)計(jì)進(jìn)行整體檢討，采用全新組件控制溫度，藉此穩(wěn)定雷射的輸出，使讀寫(xiě)頭的溫度能抑制于70°C以下。該公司的散熱對(duì)策可分為三大項(xiàng)，分別是：（1） .將基板產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散至外筐散熱。（2） .利用遮屏將高發(fā)熱基板與讀寫(xiě)頭隔離。（3） .將基板與基板物理性距離分隔。有關(guān)第（一）項(xiàng)，將熱量擴(kuò)散至外筐散熱，具體方法是使用銅質(zhì)板材外筐。

18、有關(guān)第（二）項(xiàng)，隔離高發(fā)熱基板與讀寫(xiě)，具體方法是使用薛銹鋼遮屏，藉此減少熱量傳導(dǎo)至讀寫(xiě)頭。第（一）項(xiàng)述及的銅質(zhì)板材外筐厚度與形狀，根據(jù)日立表示經(jīng)過(guò)最佳化模擬分析，成本可降至石墨膜片的1/5以下（圖16）。JVC新推出的高畫(huà)質(zhì)數(shù)字?jǐn)z影機(jī)，由于消費(fèi)電力從以往的23W暴增至9.7W,加上攝影機(jī)使用MPEG壓縮/解壓縮單芯片LSI,傳統(tǒng)銅質(zhì)外筐顯然無(wú)法有效達(dá)成散熱要求，因此改采小型heatpipe（圖17）,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果小型heatpipe可使上述LSI的1060c工作溫度降至660C以下。SONY的211萬(wàn)畫(huà)素?cái)?shù)字?jǐn)z影機(jī)，基于小型化與CCD取像組件散熱等考量，同樣是使用小型heatpipe,將CCD

19、的熱量傳至鋁質(zhì)frame,進(jìn)而獲得銅板無(wú)法比擬的熱傳導(dǎo)效率（圖18）。有關(guān)平面顯示器（FPD:FlatPanelDisplay）的散熱設(shè)計(jì)，不論是液晶電視與電漿電視，目前大多延用傳統(tǒng)散熱方法，不過(guò)內(nèi)建tuner基板，亦即所謂的tuner一體型FPDTV,未來(lái)若要達(dá)成無(wú)冷卻風(fēng)扇目標(biāo)，tuner基板上的組件散熱對(duì)策就非常重要。SHARP的液晶電視，設(shè)計(jì)階段便非常積極利用熱模擬分析，仔細(xì)評(píng)估主要組件的實(shí)際動(dòng)作溫度，并檢討各電路板冷卻設(shè)計(jì)，試圖藉此手法事先防范散熱問(wèn)題（圖19）。根據(jù)SHARP表示經(jīng)過(guò)散熱方K擬分析的tuner一體型FPDTV,兩個(gè)冷卻風(fēng)扇可減少一個(gè)，散熱效果則完全相同。PIONEER

20、的tuner分離式電漿電視背部，則是采取兩層鋁板接合結(jié)構(gòu)，藉此使鋁板表面積增加二倍，進(jìn)而獲得與heatsink相同效果，同時(shí)還可以使面板產(chǎn)生的熱量均等化（圖20）。有關(guān)行動(dòng)電話的散熱設(shè)計(jì)，由于目前的機(jī)型使用的LSI消費(fèi)電力較低，所以還沒(méi)有急迫性的散熱問(wèn)題，不過(guò)隨著3G的普及化，動(dòng)畫(huà)攝影記錄、傳輸功能的加入，以及輕巧薄型化的市場(chǎng)需求,一般認(rèn)為業(yè)者遲早會(huì)面臨散熱設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。外建空汽S）熟根散熟軻第的模式化（U數(shù)位搦影楣的內(nèi)部紀(jì)椿印刷重蹈后（口）熟模隔分析的籍果圖16數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的散熱設(shè)計(jì)實(shí)例（日立）數(shù)位撮影榔勺內(nèi)部散熟籍橫heatpipe圖18數(shù)字?jǐn)z影機(jī)的散熱設(shè)計(jì)實(shí)例(SONY)畤程外電提前冷卻方式

21、1路基板I殳塞查。S)散委據(jù)殳步驟outputjiirput1目血露百寸口。軻口3；.法定外電一榜非演口st形狀舄善避科散船析出狀修正案H郭捏攥分析：空家流勃ifeM內(nèi)理給三十元件耗電量基板概疇尺寸，耨整排贏口位置尺寸；修正部?TC件煢電量.基板概略尺寸，*靠城里曲原款地板形狀?；惛舋set大小|需W寸y二內(nèi)部上澗jLI荃板景翔強(qiáng)科，'概疇捏摞分析.，空片潞勁、格討內(nèi)部熱計(jì):排籟口面海；散解而稽/宣瞬、際修(b)熟楔凝分析最佳化if前9)熟模擦分析最佳化鄙X錯(cuò)果()圖19液晶電視散熱設(shè)計(jì)步驟與熱仿真分析實(shí)例圖20電漿電視背面無(wú)冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)實(shí)例水冷pump的發(fā)展動(dòng)向21pump在水冷模

22、塊內(nèi)負(fù)責(zé)冷卻液的循環(huán)，因此pump對(duì)水冷模塊整體性能具有決定性影響。所示的新型水冷pump是用高分子制成的actuator,因此可以有效消除動(dòng)作噪音。該高分子actuator素材與電子組件常用的防靜電polypyrrole完全相同，屬于導(dǎo)電性高分子材料,制作時(shí)利用條件與境基的最佳化可以提高分子材料的伸縮性，即使作成薄膜時(shí)亦能保持一定強(qiáng)度。（。音分子如期的外繇論）障列歌疆勤部項(xiàng)目新型高分子pump壓電式pump離心式pum動(dòng)作噪音無(wú)數(shù)十dB數(shù)十dB驅(qū)動(dòng)電壓（v）12(DC)100(AC)1以上（DC）驅(qū)動(dòng)頻率(Hz)5以下數(shù)十kHz數(shù)十kHz最大吐出壓(kPa)20202最大吐出量(ml/分)4

23、530100pump體積(cm3)172733圖21高分子actuator構(gòu)成的水冷pump施加電壓時(shí)高分子材料的伸縮率為40%,遠(yuǎn)比傳統(tǒng)材料的3%高13倍左右。伸縮率為2040%高伸縮率type的發(fā)生力為50kgf/cm2,伸縮率為1215%的高伸縮率type發(fā)生力更高達(dá)200kgf/cm2,相當(dāng)于人體肌肉的100倍可以左右，即使如此pump動(dòng)作時(shí)幾乎完全不會(huì)產(chǎn)生任何動(dòng)作噪音。由兩片導(dǎo)電性高分子膜片的伸縮動(dòng)作構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)部，1Hz的驅(qū)動(dòng)頻率，亦能維持充分的吐出性能。傳統(tǒng)壓電pump的壓電陶瓷變位量比新型高分子pump小二位數(shù)，為獲得相同的吐出量，因此動(dòng)作頻率必需高達(dá)數(shù)十Hz數(shù)十kHz,其結(jié)果造成動(dòng)作噪音隨著動(dòng)作頻率增加；利用電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的離心pump也有馬達(dá)旋轉(zhuǎn)噪音的問(wèn)題。相較之下新型高分子pump的驅(qū)動(dòng)電壓只有2V,而且不需壓電pump的升壓回路，所以構(gòu)造非常簡(jiǎn)潔。若要增加吐出量或是吐出壓力，只需將伸縮部位并列化就可依照設(shè)計(jì)需求隨意變更，例如外形70mm正方的空