賽德利隧道燈散熱器底面處理工藝

1、 賽德利隧道燈散熱器底面處理工藝常用的底面處理工藝如下。(1)拉絲工藝（研磨）拉絲工藝也是使用最多的底面處理工藝。拉絲時(shí)使用某種表面具有一定粗糙程度及硬度的工具，常見的如砂紙、銼等，對(duì)物體處理表面進(jìn)行單向、反復(fù)或旋轉(zhuǎn)的摩擦，借助工具粗糙表面摩擦?xí)r的剪削效果去除處理表面的凸出物。當(dāng)然，磨平凸出物的同時(shí)也會(huì)在原本平整的表面上造成劃痕。故而應(yīng)采用由粗到細(xì)循序漸進(jìn)的過程，逐漸減小處理表面的粗糙程度。拉絲工藝的特征：一條條平行的磨痕。(2)盤銑工藝（切削）盤銑工藝是指將散熱器底面固定之后通過高速旋轉(zhuǎn)的刀多具切割散熱器表面，刀具始終在同一平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此切割出來的底面非常平整。與拉絲工藝相同，盤銑工藝使用

2、的刀具越精細(xì)，切割出的底面的平整程度越高。盤銑工藝的制造成本較高，但相對(duì)拉絲只需要兩三道工序，比較省時(shí)，并且效果也比較理想。盤銑工藝的特征：弧形的廝痕。(3)數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于散熱片的底面平整處理，主要采用的工藝仍然是釬。但與傳統(tǒng)盤銑不同，數(shù)控銑床的刀具可以通過單片機(jī)精確控制與散熱片間的相對(duì)距離。刀典接觸散熱片底面后，兩者水平方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即可對(duì)傳統(tǒng)盤銑中刀具空隙留下的未處理部分進(jìn)行切削，而達(dá)到完整的平面效果，不需任何后續(xù)處理即可獲得鏡面一般的效果，平整度可小于0.001mm。(4)其他工藝除上述幾種外，還有其他對(duì)散熱器底處理的工藝如拋光。不過，相對(duì)而言，拋光處理更多的是出于散熱器美觀方面

3、的考慮，對(duì)散熱器底面平整度沒有太大的改善，且處理成本較高。導(dǎo)熱硅脂的性能參數(shù)由于導(dǎo)熱硅脂屬于一種化學(xué)物質(zhì)，因此它也有反映自身工作特性的相關(guān)性能參數(shù)。只要了解這些參數(shù)的含義，就可以判斷一款導(dǎo)熱硅脂產(chǎn)品性能的高低。(1)工作溫度工作溫度是確保導(dǎo)熱硅脂處于固態(tài)或液態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，溫度過高，導(dǎo)熱硅脂會(huì)因黏稠度降低而變成液態(tài)；溫度過低，又會(huì)因黏稠度增加變成固態(tài)，這兩種情況都不利于敢熱。導(dǎo)熱硅脂的工作溫度一般在-50180。(2)熱傳導(dǎo)系數(shù)與常用的散熱器材質(zhì)相比，導(dǎo)熱硅脂的熱傳導(dǎo)系數(shù)要小很多，目前一般規(guī)范中對(duì)脂的熱傳導(dǎo)系數(shù)要求為1. 13W/(mK)與銅的40IW/(mK)相比，差距不可同日而語但與空氣

4、相比仍高了許多。由此可見，散熱器底面是否平滑非常重要，某些廠商宣稱不夠平整的散熱器只需靠導(dǎo)熱硅脂填充而不影響其散熱能力的說法極其不可靠。(3)熱阻系數(shù)熱阻數(shù)表示物體對(duì)熱量傳導(dǎo)的1W效果。熱阻的概念與電阻非常類似，單位也與之相仿(w)，即物體持續(xù)傳熱功率為1w時(shí)，導(dǎo)熱路徑兩端的溫差。熱阻顯然是越低越好。因?yàn)橄嗤沫h(huán)境溫度與導(dǎo)熱功率下，熱阻越低，發(fā)熱物體的溫度就越低。熱阻的大小與導(dǎo)熱硅脂所采用的材料有很大的關(guān)系。(4)黏度黏度即指導(dǎo)熱硅脂的黏稠度。一般來說，導(dǎo)熱硅脂的黏度在68s左右。(5)使用導(dǎo)熱硅脂的注意事項(xiàng)導(dǎo)熱硅脂涂抹時(shí)最重要的是均勻，能夠覆蓋發(fā)熱體核心即可，完全沒必要涂抹太多甚至厚厚一層，

5、那樣反而會(huì)影響散熱器的性能。要清楚所謂的導(dǎo)熱硅脂的熱傳導(dǎo)系數(shù)高只是相較于空氣而言，與散熱器材質(zhì)如銅甚至鋁相比，要低得多。散熱器材質(zhì)的比熱容前面探討了散熱器材質(zhì)的傳導(dǎo)能力，而對(duì)散熱器而言，比熱容也是必須考慮的技術(shù)指標(biāo)。高比熱容的材質(zhì)可以在一定程度上保證散熱器不致因熱源產(chǎn)生的熱量不斷傳來，不致隨工作時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速降低散熱能力。比熱容在一定程度上代表物體的容熱能力。在物理學(xué)中，對(duì)比熱容的定義為：?jiǎn)挝毁|(zhì)量需要輸入多少能量才能使溫度上升1，其單位為cal/(kg)。表3-2是幾種常見物質(zhì)的比熱容。我們看到，水的比熱容遠(yuǎn)高于金屬，有更強(qiáng)的容熱能力，也正因?yàn)榇?，水冷往往有著更出色的散熱效果。?dāng)然，這也與水

6、冷系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)的效率有關(guān)，此處暫不贅述。散熱器與環(huán)境的熱交換。當(dāng)熱量傳到散熱器的頂部后，就需要盡快地將傳來的熱量散發(fā)到周邊環(huán)境中去，對(duì)風(fēng)冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進(jìn)行熱交換。這時(shí)，熱量是在兩種不同介質(zhì)間傳遞，所依循的公式為QaAT，式中，T為兩種介質(zhì)間的溫差，即散熱器與周圍環(huán)境空氣的溫差；而口為流體的熱導(dǎo)率，在散熱片材質(zhì)和空氣成分確定后，它就是一個(gè)固定值；其中最重要的A是散熱片和空氣的接觸面積，在其他條件不變的前提下，如散熱器的體積般都會(huì)有所限制。機(jī)箱內(nèi)的空間有限，過大會(huì)加大安裝的難度，而通過改變散熱器的形狀增大其與室氣的接觸面積，增加熱交換面積，是提高散熱效率的有效手段。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)一般

7、通過用鰭片式設(shè)計(jì)輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。當(dāng)熱量傳遞給空氣后，和散熱片接觸的空氣溫度會(huì)急速上升，這時(shí)熱空氣應(yīng)該盡可能和周圍的冷空氣通過對(duì)流等熱交換方式來將熱量帶走。散熱器材質(zhì)的選擇在散熱器材質(zhì)方面，我們分別從提高熱量從熱源轉(zhuǎn)移到散熱器的效率即選擇具有高傳導(dǎo) 能力的材質(zhì)，和提高散熱器的容熱能力即選擇高比熱容的材質(zhì)兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行探討。不過，在實(shí)際散熱器的設(shè)計(jì)中，對(duì)應(yīng)的二者之間的選擇則不是分離的，尤其在中低端散熱器的設(shè)計(jì)中，出于降低成本的目的，更多的是將二者綜合考慮，通過使用熱傳導(dǎo)能力和比熱容兩方面相對(duì)均衡的一種材質(zhì)達(dá)到相對(duì)好的效果。當(dāng)然，對(duì)高端散熱器而言，僅僅使用一種材質(zhì)則未必達(dá)到理想

8、的性能指標(biāo)，則需考慮使用熱傳導(dǎo)能力強(qiáng)的材質(zhì)與比熱容較大的材質(zhì)等至少兩種以上材質(zhì)相結(jié)合。一般來說，普通散熱器自然要選擇金屬作為材料。對(duì)所選用的材料，希望其同時(shí)具有高比熱容和高熱傳導(dǎo)系數(shù)，鋁的這兩個(gè)參數(shù)都居于前列，是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的選擇。由于鋁具有密度小、延展性好、易于加工等特點(diǎn)，并且價(jià)格遠(yuǎn)比銅之類便宜，所以目前絕大多數(shù)散熱器都采用鋁作為主要材料。不過，純鋁硬度不足、切削性能差，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，廠商們?yōu)榱吮ＷC產(chǎn)品有適當(dāng)?shù)挠捕?，都采用鋁合金來制造實(shí)際產(chǎn)品（鋁約占總成分的98%），當(dāng)然摻雜了其他金屬會(huì)導(dǎo)致散熱性能有所降低，但鋁優(yōu)良的導(dǎo)熱能力在鋁合金中基本都得到保留。 相比較而言，銅和鋁合金二者同時(shí)各有

9、其優(yōu)缺點(diǎn)：銅的導(dǎo)熱性好，但價(jià)格較貴，加工難較高，重量過大，且銅制散熱器熱容量較小，而且容易氧化。純鋁則太軟，不能直接使用，使用鋁合金才能提供足夠的硬度，鋁合金的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉、重量輕，但導(dǎo)熱性比銅要相差很多。(1)純鋁散熱器純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器，其制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，到目前為止，仍然占據(jù)著相當(dāng)一部分市場(chǎng)。為增加其鰭片的散熱面積，純鋁散熱器最常用的加工手段是鋁擠壓技術(shù)，而評(píng)價(jià)一款純鋁散熱器的主要指標(biāo)是散熱器底座的厚度和Pin -Fin比。Pin是指散熱片鰭片的高度，F(xiàn)in是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin -Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin比越大

10、意味著散熱器的有效散熱面積越大，代表鋁擠壓技術(shù)越先進(jìn)。(2)純銅散熱器銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)是鋁的1. 69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個(gè)問題，很多標(biāo)榜“純銅散熱器”其實(shí)并非真正ioo%的銅。在不同含銅材料中，含銅量超過99%的被稱為無酸素銅，下一個(gè)檔次的銅為含銅量85%以下的丹銅。目前市場(chǎng)上大多數(shù)純銅散熱器的含銅量都介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到，雖然成本很低，但其熱傳導(dǎo)能力大大降低，影響了散熱性。此外，銅也有明顯的缺點(diǎn)，成本高、加工難、散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散；熱片的應(yīng)用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063，

11、某些機(jī)械加工（如剖溝等）性能不如鋁；銅i的熔點(diǎn)比鋁高很多，不利于擠壓成形等問題。(3)銅鋁結(jié)合散熱器雖然目前最常用的散熱片材料是鋁合金和銅，鋁合金容易加工，成本低，是應(yīng)用最多的而銅較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)使得其瞬間吸熱能力比鋁合金好，但散熱的速度就較鋁合金要慢，因此，無論純銅、純鋁，還是鋁合金散熱器，都有一個(gè)致命的缺陷：由于只使用一種材雖然基本的散熱能力能夠滿足輕度散熱的需要，但由于無法很好地均衡熱傳導(dǎo)能力和熱能力兩個(gè)方面的要求，在散熱要求較高的場(chǎng)合便難以適應(yīng)。故又發(fā)展出銅鋁結(jié)合散常見的銅鋁結(jié)合工藝a扦焊扦焊是采用熔點(diǎn)比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為焊料，在低于母材熔點(diǎn)而高于焊料熔點(diǎn)的下，利用液態(tài)焊料潤(rùn)濕母

12、材，填充接頭間隙，然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有：材料前處理、組裝、加熱焊接、冷卻、后處理等工序。常用的扦焊方式是錫扦焊，鋁表面在空氣中會(huì)形成一層非常穩(wěn)定的氧化層(A1203)，使銅鋁焊接難度較高，這是阻礙焊接的最大因素。必須要將其去除或采用化學(xué)方法將其去除后并電鍍一層鎳或其他容易焊接的金屬，這樣銅鋁才能順利焊接在一起。散熱片上的銅底是進(jìn)行熱的傳導(dǎo)，要求的不僅是機(jī)械強(qiáng)度，更重要的是焊接的面積要大（焊著率要高），才能有效地提升散熱效能，否則不但不會(huì)提升散熱效能，反而會(huì)使其比全鋁合金的散熱片更加糟糕。b貼片、螺絲鎖合貼片工藝是將薄銅片通過螺絲與鋁制底面結(jié)合，這樣做的主要目的是增加散

13、熱器的瞬間吸熱能力，延長(zhǎng)一部分本身設(shè)計(jì)成熟的純鋁散熱器的生命周期。經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在鋁散熱片底部與銅塊之間使用高性能導(dǎo)熱介質(zhì)，施加80kgf的力壓緊后用螺絲將其鎖緊，其散熱效果與銅鋁焊接的效果相當(dāng)，同樣達(dá)到了預(yù)計(jì)的散熱效能提升幅度。這種方法較焊接簡(jiǎn)單，而且品質(zhì)穩(wěn)定，投入設(shè)備成本較焊接低，不過只是改進(jìn)，所以性能提升不明顯。雖然有散熱膏填充，銅片與鋁底之間的不完全接觸仍然是熱量傳遞的最大障礙。制造的主要工序有：銅片裁切、校平(平面度小于oImm)、鉆子L、涂抹導(dǎo)熱介質(zhì)鉆 孔、攻牙、清洗、強(qiáng)力預(yù)壓程序、兩段式鎖合作業(yè)、定扭力鎖螺絲。貼片工藝的重點(diǎn)在于控制好銅、鋁平面度和粗糙度，以及鎖螺絲的扭力等因素，

14、即可得 到一定的效能提升，是一種不錯(cuò)的銅鋁結(jié)合方式。如果使用的導(dǎo)熱介質(zhì)性能低劣，或是銅塊平整度不良，熱量就不能順利地傳導(dǎo)至鋁的散熱片表面，使散熱效果大打折扣。另外，螺絲的鎖合力和銅材的純度不夠，都是不良的影響因素。銅鋁結(jié)合技術(shù)銅鋁結(jié)合技術(shù)主要有塞銅、嵌銅兩種。塞銅方式主要有兩種，一種是將銅片嵌入鋁制底板中，常見于用鋁擠壓工藝制造的散熱器中。由于鋁制散熱器底部的厚度有限，嵌入銅片的體積也受到限制。增加銅片的主要目的是加強(qiáng)散熱器的瞬間吸熱能力，而且與鋁制散熱器的接觸也很有限，所以大多數(shù)情況下，這種銅鋁散熱器比鋁制散熱器的效果好不了多少，若接觸不良甚至?xí)恋K散熱。另一種是將銅柱嵌入鰭片呈放射狀的鋁制

15、散熱器中。銅柱的體積較大，與散熱器的接觸較為充分。采用銅柱后，散熱器的熱容量和瞬間吸熱能力都將增長(zhǎng)。塞銅工藝在制造中一般通過如下方式實(shí)現(xiàn)。a機(jī)械式壓合機(jī)械式壓合方式是將一塊直徑尺寸大于鋁孔徑的銅塊，通過機(jī)械的方式，將其壓合在一起。因?yàn)殇X有延展性，所似銅可以在常溫下與鋁質(zhì)散熱片結(jié)合，這種方式結(jié)合的效果也比較好，但有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是銅在被擠壓進(jìn)入鋁孔的過程中，鋁孔內(nèi)表面容易被銅刮傷，嚴(yán)重影響熱的傳導(dǎo)。因此要通過合理搭配過盈量以及優(yōu)化設(shè)計(jì)銅塊的形狀來避免此類問題的發(fā)生。b熱脹冷縮結(jié)合利用專門機(jī)器在高溫下將常溫（或冷卻后的）銅柱快速塞人鋁質(zhì)散熱片的圓孔內(nèi)，待其冷卻收縮后，銅柱與鋁質(zhì)散熱片就能緊密結(jié)合

16、一體。這也是一種可靠的方法，其銅鋁穩(wěn)定性很高，由于沒有使用第三方介質(zhì)，結(jié)合緊密度最佳。塞銅工藝可以大幅度 降低接觸面間的熱阻，不但保證了銅鋁結(jié)合的緊密程度，更充分利用了兩種金屬材料的散熱特性。但要注意銅柱和圓孔的直徑尺寸及表面粗糙度的品質(zhì)控制，這些會(huì)對(duì)其散熱效果產(chǎn)生一定的影響。在經(jīng)過塞銅工藝處理后，散熱器底面往往還要經(jīng)過“銑，和“磨，處理。銑工藝針對(duì)塞銅處理中的銅芯；磨工藝則針對(duì)整個(gè)散熱片底部進(jìn)行磨平處理。c鍛造工藝（冷鍛）鍛造工藝主要由ALPHA公司掌握，其是在金屬的特殊物理狀態(tài)（降伏狀態(tài)）下用高壓將其壓人鍛造模具，并在模具上預(yù)置銅塊，塞人降伏態(tài)的鋁中。由于降伏態(tài)時(shí)鋁的特殊性質(zhì)（非液態(tài)、柔軟

17、、易于加工），銅和鋁可以完美地結(jié)合，達(dá)到中間無空隙，界面熱阻很小。鍛造工藝難度大成本高，所以成品價(jià)格高昂，屬于非主流產(chǎn)品。采用這種工藝的散熱片一般都帶有許多密密麻麻的針狀鰭片。這種工藝制造的散熱片樣式豐富，設(shè)計(jì)的想象空間較大，但成本也相對(duì)較高。d插齒插齒工藝大膽改進(jìn)傳統(tǒng)的銅鋁結(jié)合技術(shù)。先將銅板刨出細(xì)槽，然后插入鋁片，其利用60t以上的壓力，把鋁片結(jié)合在銅片的基座中，并且鋁和銅之間沒有使用任何介質(zhì)。從微觀上看鋁和銅的原子在某種程度上相互連接，從而徹底避免了傳統(tǒng)的銅鋁結(jié)合產(chǎn)生界面熱阻的弊端，大大提高了產(chǎn)品的熱傳導(dǎo)能力，并且可以生產(chǎn)銅片插鋁座、銅片插銅座等各種工藝產(chǎn)品，來滿足不同的散熱需求。這種技術(shù)

18、充分地延長(zhǎng)了一部分銅鋁結(jié)合技術(shù)的壽命。散熱器的加工成型技術(shù)從某些角度看，散熱器的加工成型技術(shù)決定了散熱器的最終性能，也是廠商技術(shù)實(shí)力最重要的體現(xiàn)。目前散熱器的主流成型技術(shù)多為如下幾類。(1)鋁擠壓技術(shù)鋁擠壓技術(shù)簡(jiǎn)單地說就是將鋁錠高溫加熱至520540，在高壓下讓鋁液流經(jīng)具有溝槽的擠型模具，作出散熱片初坯，然后再對(duì)散熱片初胚進(jìn)行裁剪、剖溝等處理后就做成了我們常見到的散熱片。鋁擠壓技術(shù)較易實(shí)現(xiàn)，且設(shè)備成本相對(duì)較低，也使其在前些年的低端市場(chǎng)得到廣泛的應(yīng)用。一般常用的鋁擠型材料為AL6063，其具有良好的熱導(dǎo)率160180W/(mK)與加工性。(2)鋁壓鑄技術(shù)除鋁擠壓技術(shù)外，另一個(gè)常被用來制造散熱片的制造方式為鋁壓鑄，通過將鋁錠熔解成液態(tài)后，填充入金屬模型內(nèi)，利用壓鑄機(jī)直接壓鑄成型，制成散熱片。采用壓注法可以將鰭片做成多種立體形狀，散熱片可依需求做成復(fù)雜形狀，因工藝簡(jiǎn)單而被廣泛采用。一般