研究背景与目的-元智大学最佳化设计试验室.PDF

運用於電源供應器中之多點熱源散熱片最佳化設計－研究背景與目的 作者 ：黃喻 鴻(2006-07-29) ；推薦 ：徐 業良 (2006-08-01) 。 作者 ：黃喻 鴻(2006-07-29) ；推薦 ：徐 業良 (2006-08-01) 。 附註 ：本文為九 十五學年度 元智 大學機械工程研究所黃喻 鴻碩 士 論 文 「運用 於電源 附註 ：本文為九 十五學年度 元智 大學機械工程研究所黃喻 鴻碩 士 論 文 「運用 於電源 供應器中 之多點 熱源散熱片最佳化設計 」第 一章 。 供應器中 之多點 熱源散熱片最佳化設計 」第 一章 。 第一章研究背景與目的 1.1研究背景與目的 隨著網際網路的蓬勃發展和多元化的特性，伺服器與個人電腦的需求也逐漸的 增加，而提供電腦產品穩定電壓的電源供應器(Power Supply Units)更是不可或缺的 重要元件。電源供應器係利用功率元件 (Power Device)將電源以高頻切換方式，由 AC電源轉換成所需之 DC電源輸出，在轉換過程中，功率元件因能量損耗而發熱， 過熱將導致功率元件的性能下降甚至損壞。為了避免過熱現象發生，通常採取之解 決方案包括提高電源轉換效率以減少能量損耗、降低操作電流以減少熱能的產生、 以及利用散熱片以強制對流方式進行直接散熱。在上述解決方案中，提高電源轉換 效率需要較高之技術門檻，操作電流亦為產品規格無法任意更改，因此利用散熱片 輔以強制對流進行散熱已為主要之技術手段。圖 1-1所示為常見之功率元件與散熱 片結構，由圖中可以看到功率晶體除與印刷電路板之線路作電訊號之連接外，亦直 接裝置於鋁擠型散熱片上，作為散熱之用。 1 .tw/ 運用於電源供應器中之多點熱源散熱片最佳化設計－研究背景與目的 圖 1-1. 功率元件與散熱片之結構圖 一般使用於電腦或伺服器上之散熱片，依據製程的不同大致可區分為 8 類【莊 嘉琛，民 92 】：鋁擠型、鋁壓鑄、改良式鋁壓鑄、接合型、可撓性製程、鍛造製 程、刨床式製程、以及金屬粉末射出成型，各製程之散熱片優缺點如表 1-1所示。 散熱片所使用之材料仍以鋁合 金及銅合金為主，由於鋁合金材質具有成本低、易加 工的特性，使得其於散熱片上之應用相當普遍，於電腦或伺服器之電源供應器使用 上之散熱片，即為鋁擠型散熱片。 2 .tw/ 運用於電源供應器中之多點熱源散熱片最佳化設計－研究背景與目的 表1-1. 一般使用於電腦或伺服器之散熱片優缺點比較表 【莊嘉琛，民92】 散熱片製程 優點 缺點 鋁擠型 成本低、開發期短、適合 細長比低(15) ，形狀單純，散熱效果差 大量生產 鋁壓鑄 可做複雜形狀，散熱面積 開發成本高、時間長、模具費高，散熱 大，適合於不易散熱空間 效果較鋁擠型佳，較不適合類型變化快 速之電子產品 改良式鋁壓 可插入超薄之銅或鋁鰭 量產性較差，材料間存在有介面阻抗， 鑄 片，細長比高，適用不同 會影響散熱效果 材料之接合 接合型 細長比高，重量輕、散熱 量產性及可靠度較差，材料間存在有介 面積大，可適用不同材料 面阻抗之問題 之接合 可撓性製程 細長比高、重量最輕、散 形狀單純，製程較多，材料間易存在有 熱面積大，可適用不同材 介面阻抗