电子产品散热技术最新发展（下）
．３８，僵虿丽Ｆｉ蕊面
日本ＩＢＭ基于可靠性优先等考
虑仍然采用空冷方式．它是利用
小型ｈｅａｔｐｉｐｅ与冷却风扇的组合，
将微处理器产生的热量排至外部。
该公司在２００３年４月推出动作频率
为３，０６ＧＨｚ微处理器的膝上型计算
机，就是采用冷却性能比ｈｅａｔｐｉｐｅ
更高的ｖａｐｏｒ与冷却风扇构成的散
热器，这种新型散热器可将消费电
力为８４Ｗ的微处理器的热量排至机
体外部（图１１）。
ＩＢＭ未采用水冷
方式的理由有两项，第一是可靠
性问题，由于ｐ砌ｐ等组件数量增
高弘毅
加，不但可靠性令人质疑．而且还
会成本上升等后果：第二是采用水
冷方式整体设计自由度相对受到限
制，因为水冷模块必需附设热交换
器，为了获得最佳化散热效率，反
而造成其它单元的１ａｖｏｕｔ受到极大
限制。
有关冷却风扇的噪音，ＩＢＭ
认为冷却风扇的大型化可以降低转
速，进而减缓旋转造成的噪音。
不
过该公司也承认未来必需开发空冷
以外的新技术。
随着数码摄影机的ＣＣＤ像素
增加与记录媒体的进步，轻巧小型
万方数据
已经成为无法避免的潮流趋势。
类似上述数字产品属于可携式精密电子设备，所以防尘、防水的密封性，以及防止记录时噪音混入都是必备特性，换言之未来无冷却风扇的散热设计，势必成为市场主流。
日立公司针对ＤＶＤ读写头的散热设计进行整体检讨，采用全新组件控制温度，以此稳定雷射的输出．使读写头的温度能抑制于７０℃以下。
该公司的散热对策可分为三大项。
分别是：
（１）将基板产生的热量扩散至外筐散热。
（２）利用遮屏将高发热基板与读写头隔离。
（３）将基板与基板物理性距离分隔。
有关第（１）项，将热量扩散至外筐散热，具体方法是使用铜质板材外筐。
有关第（２）项，隔离高发热基板与读写，具体方法是使用葡锈钢遮屏，以此减少热量传导至读写头。
第（１）项述及的铜质板材外筐厚度与形状，根据日立表示经过最佳化模拟分析，成本可降至石墨膜片的ｌ／５以下（图１２）。
ⅣＣ新推出的高像素数码摄影机，由于消费电力从以往的２～３Ｗ暴增至９．７Ｗ，加上摄影机使用ＭＰＥＧ压缩／解压缩单芯片ＬＳＩ，传统铜质外筐显然无法有效达成散热要求，因此改采小型ｈｅａｔｐｉｐｅ（图１３），根据实验结果小型ｈｅａｔｐｉｐｅ可使上述ＬＳＩ的工作温度降至６６℃以下。
ＳＯＮＹ的２１１万像素数码摄影机，基于小型化与ＣｃＤ取像组件散热等考虑，同样是使用小型ｈｅａｔｐｉｐｅ，将ＣＣＤ的热量传至铝质舶ｍｅ，进而获得铜板无法比拟的
热传导效率（图１４）。
有关平面显示器（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ
ＰａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙ）的散热设计，不论
是液晶电视与等离子电视．目前大
多延用传统散热方法，不过内建
图１３数码摄影机的内部散热结
构（ＪＶＣ）
ｔｕｎｅｒ基板，亦即所谓的ｔＬｍｅｒ一体
型ＦＰＤＴＶ，未来若要达成无冷却
风扇目标，ｔｕＩｌｅｒ基板上的组件散热
对策就非常重要。
ＳＨＡＲＰ的液晶
电视，设计阶段便非常积极利用热
模拟分析，仔细评估主要组件的实
际动作温度，并检讨各电路板冷却
设计，试图以此手法事先防范散热
问题（图１５）。
根据ＳＨＡＲＰ表示经
过散热模拟分析的ｔｕＩｌｅｒ一体型ＦＰＤ
ＴＶ，两个冷却风扇可减少一个．
散热效果则完全相同。
ＰＩＯＮＥＥＲ
颞琢ｉ了菊石硇３璺．
万
方数据
的ｔ１１１ｌｅｒ分离式等离子电视背部，则是采取两层铝板接合结构．以此使铝板表面积增加二倍，进而获得与ｈｅａｔｓｉｎｋ相同效果，同时还可以使面板产生的热量均等化（图１６）．．．有关行动电话的散热设计。
由于目前的机型使用的ＬＳＩ消费电力较低，所以还没有急迫性的散热问题，不过随着３Ｇ的普及化。
动画摄影记录、传输功能的加入，以及轻巧薄型化的市场需求．－般认为、Ｊｐ者迟早会面临散热设计的挑战。
水冷ｐｕｍｐ的发展动向
ｐｕｍｐ在水冷模块内负责冷却液的循环，因此ｐ岫ｐ对水冷模块整体性能具有决定性影响。
图１７所示的新型水冷ｐｕｍｐ是用高分子制成的ａｃｔｕａｔｏｒ．因此可以有效消除动作噪音。
该高分子ａｃｔｕａｔｏｒ素材
与电子组件常用的防静电ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ完全相同，属于导电性高分子材料，制作时可以提高分子材料的伸缩性，即使作成薄膜时亦能保持一定强度。
表ｌ是ｐｕｍｐ的性能参数。
施加电压时高分子材料的伸缩率为４０％，远比传统材料的３％高１３倍左右。
伸缩率为２０～４０％高伸缩率ｔｙｐｅ的发生力为５０堙珧ｍ２，伸缩率为１２～１５％的高伸缩率ｔｙｐｅ发
表１ｐｕｍｐ的性能参数
图１５液晶电视散热设计步骤与热仿真分析实例觚丽西■面ｉｉ面
生力更高达２００ｋｇ∥ｃｍ２，相当于人体肌肉的１００倍可以左右，即使如此ｐｕｍｐ动作时几乎完全不会产生任何动作噪音。
由两片导电性高分子膜片的伸缩动作构成的驱动部．１Ｈｚ的驱动频率，亦能维持充分的吐出性能。
传统压电ｐｕｍｐ的压电陶瓷变位量比新型高分子ｐｕｍｐ小二位数，为获得相同的吐冉量，因此动作频率必需高达数十Ｈｚ～数十ｋ比，其
结果造成动作噪音随着动作频率增加；利用电磁电动机驱动的离心ｐｕｍｐ也有电动机旋转噪音的问题。
相较之下新型高分子ｐｕｍｐ的驱动电压只有２Ｖ，而且不需压电ｐｕｍｐ的升压回路，所以构造非常简洁。
若要增加吐出量或是吐出压力．只需将伸缩部位并列化就可依照设计需求随意变更，例如外形７０ｒｍ正方的空间内可制作６００个直径４ｍｍ的驱动部。
图１８是ＮＥｃ改良传统压电ｐｕｍｐ与离心ｐｕｍｐ，开发笔记型专用的压电式水冷模块。
该公司基丁
图１６等离子电视背面无冷却风扇设
计实例 万方数据
图１９ｐｕｍｐ与热交换器一体化的离心ｐｕｍｐ水冷模块ｌ松下）
系统整体薄型化等考虑因此采用压电ｐｕｍｐ设计。
冷却发热量为４０Ｗ微处理器的冷却模块，内建循环水路的铝质散热板厚度必需低于３ｍｍ，因此压电式水冷模块的厚度为５ｍｍ，水路的宽度为２０舢ｍ，高０．８ｍｍ。
根据ＮＥＣ表示要在如此狭窄的水路稳定移送冷却液。
所以不得不使用压电ｐｕｍｐ，是采用压电设计的主要原因。
由于压电ｐｕｍｐ内部逆止阀的耐久性有偏低之虞，因此ＮＥＣ使用树脂材料彻底解决上述疑虑。
有关压电ｐ啪ｐ的可靠性，由于压电ｐｕｍｐ即使冷却液不足混入气泡时，亦不会像离心ｐｕｍｐ发生动作不良等问题，该公司计划２００５年第二季开始商品量产。
松下基于空间与高效率等考虑改良传统离心ｐｕｍｐ，具体方法是将ｐｕｍｐ与热交换器一体化，利用离心ｐｕｍｐ的叶片搅动．同时获得冷却液的移动与热交换双重效果（图１９），根据该公司表示如此设计．可使热交换效率提高１０～２０％，此外一体化的热交换器压力损失大幅降低，因此ｐｕｍｐ的体积相对缩小。
数字电子产品不断朝高密度封装与多功能化方向发展，使得散热问题越来越棘手。
由于大部份来自ＬＳＩ等电子组件，因此妥善的散热对策除了要将低耐热性一并列入考虑之外，系统整合业者与ＬＳＩ组件厂商必需携手合作，才能有效克服散热问题。
此外各种主动、被动散热ｄｅｖｉｃｅ的相继问世，势必对未来散热设计产生很大的贡献。
本文由全亚文化田杂志提供
甄再啄■葡讽垒！． 万方数据。