散热器工艺word版.docx

散热工艺工艺　　散热器的材料是性能的基础，设计是产品精髓所在，而最终能否将优秀的设计思想实现，或者实现成果如何，用户最终可获得怎样的产品，都完全取决于所采用的制造工艺一、成形与结合工艺：散热片的成形与结合工艺间有着密切的联系，而且其中一些技术在两道工序中均可使用，因此在本节内集中介绍1、切削：　　应用最广的散热片成形技术是什么？铝挤压？是切削！所有的散热片在成形过程中都会或多或少的使用到切削——这种金属加工中最常用的工艺切削工艺的具体种类很多，从无润滑切削到润滑切削，从高速切削到激光切割，从车、钻到铣、磨，在散热片的成形过程中，为了获得一些较特殊、精细的形状，都需要使用切削工艺具体用途主要有板材（吸热底、鳍片等）成形、散热片开槽、底面修整、特殊雕刻等切削而来的浮雕效果　　优势：根据不同方式、刀具，可适用于各种用途　　劣势：设备，主要是刀具磨损快，多数需要人工参与或自动化控制，成本较高典型产品：所有散热片！2、铝挤压：　　著名的铝挤压工艺，为绝大多数的铝合金散热片所采用，是市场上真正的主流　　铝挤压是加工铝合金形材最常用的工艺，在各个领域中均有采用在散热片加工方面，铝挤压工艺主要用来制造片状鳍片或柱状鳍片的初坯。

1 / 23　　上图即铝挤压的模具铝挤压工艺所采用的材料通常为AA6061或AA6063，加工过程中，将铝合金原锭加热至约520~540℃，利用机械加压，令铝液流经模具钢制成的挤型模具，在模具出口处对铝液进行冷却，使之迅速凝固，成为具有连续平行结构的散热片初胚　　上图左部即铝合金原锭，中间则是铝挤压而成的条状形材，已可看出散热片的初形，再经由二次加工，进行冷铡切割、边角裁剪与剖沟后，即可获得成形的散热片单品　　实际上挤压成形工艺也可用于铜质散热片的加工，但由于铜的熔点过高，加工难度大，成品性能又并非特别出众，市场上几乎没有实际产品出现　　优势：投资少、技术门槛低、开发周期短，易于投产；模具费用、生产成本低，产量大；适用范围广，既可制造单独散热片，也可制造结合型散热片的鳍片部分　　劣势：鳍片形状相对简单，无法获得很大（大于20）的瘦长比　　典型产品：几乎所有一体成形铝合金片状鳍片散热片3、精密切削：　　一种独到的金属成形工艺，是最有望大范围应用的铜质散热片一体成形工艺　　“精密切削”的说法已经不知出自何处了，单从这名字上很难想象实际的加工工艺，但结合英文名称Skiving，就容易理解了　　Skiving，skive的动名词，为切片之意。

加工方法为：将一整块金属型材根据需要利用精确控制的特殊刨床切割出指定厚度的薄片，再向上弯折为直立状态，成为散热鳍片　　早年间，Foxconn曾尝试应用这一工艺而推出了著名的PK085与PK130，但由于当时工艺尚不成熟，成品率较低，及铝合金应力不足而无法使鳍片处于直立状态，且性能较铝挤压工艺的产品没有明显优势，并未得到广泛的接受　　近两年，通过对精密切削工艺的改进，良品率已经大幅提高，且随着散热能力需求的增长，铜质材料使用的增多，自然解决了早期因铝材应力不足所导致的鳍片形状与排列问题精密切削工艺可望大展拳脚　　优势：精密切削工艺最大的优势在于吸热底与鳍片一体成形，连接面积（连接比例）大，不存在介面阻抗，鳍片较厚，能够更有效利用散热表面积；此外，切割而成的鳍片排列密集，能在单位体积内获得更大的散热面积　　劣势：受到原材料等的影响，良品率低；为了保证一定的应力，切割过程中无法将鳍片切得很薄、很长，即瘦长比不足；提供更大表面积的同时，片间距离短，过风空间较小，风阻较大此外，相对铝挤压等适于大规模生产的成型工艺，精密切削的设备、人工成本高，大规模生产资金投入过大　　典型产品：热布斯系列散热器4、金属粉末喷射成形：　　金属粉末喷射成形散热片主要采用高熔点、高热传导的材料(如铜)，其加工方式为：金属粉末高速喷射，直接做成散热片初胚，再利用高温烧结，制成具有相当强度与密度的成品。

主要应用于具有较高发热量又明显受空间限制的特殊需求电子产品上，制造成本与价格均极高　　优势：金属粉末烧结一体成型，热传导率高；可加工具有复杂形状的散热片，设计者受限制较少　　劣势：原料、设备、模具成本高，工艺复杂，良品率较低，不易量产　　典型产品：无——目前市场上未见实际产品，只是“传说中的”技术5、铝压铸：　　一种广泛应用的单体铝合金制品加工工艺　　制造过程为：将铝合金原锭熔解成液态后，充填入模型内，利用压铸机一次性压铸成型，再经过冷却与后续处理，制成单体散热片压铸工艺通常用来加工一些形状非常复杂的元件，使用在散热片加工中虽有些大材小用的意味，但的确可制造出一些具有特殊结构设计的产品例如，可配合风扇及气流方向作出具有导流效果的散热片，或做出薄且密的鳍片来增加散热面积等　　通常压铸型加工采用的铝合金为ADC12，具有良好的压铸成型特性，适用于制造细薄或复杂的铸件，但因热传导率较差，现在国内多以AA1070铝料来做为压铸材料它的热传导率高，具有良好的散热效果，但压铸成形特性方面较ADC12存在着一些不足　　与挤压工艺相同，也可用于铜质散热片加工，也因同样的原因实际上并未大范围采用　　优势：一体成形，无介面阻抗；可制造细薄、密集或结构复杂的鳍片，易于一些特殊设计的实现。

　　劣势：材料得机械性能与导热性能不能两全；压铸时表面流纹及氧化渣过多，会降低热传导效果；冷却时内部微缩孔偏高，实质热传导率降低；模具寿命较短，设备相对复杂，产量较小，成本稍高　　典型产品：通常桌面散热器市场中非常少见，普遍用于受空间限制的笔记本散热解决方案中6、铝压铸-改进型：　　在铝压铸工艺基础之上进行改进而来的接合型工艺　　铝压铸-改进型工艺得制造过程为：先将冲压成形的鳍片插入模具内线切割而成的间隙中，再将铝液快速充填进去，令压铸成形的吸热底与插入的鳍片结合　　优势：介面阻抗较其它接合型工艺低；鳍片可采用具有更高热传导率的材料，且预先加工的鳍片可具有更大的瘦长比　　劣势：模具形状复杂，鳍片插入不易，影响其量产性；需要在模具中预先开槽，无法采用很高的鳍片密度　　典型产品：与铝压铸型相同，通常桌面散热器市场中非常少见，普遍用于笔记本散热解决方案中7、冲压与剪切：　　冲压与剪切都是大家较为熟悉的工艺，我们的许多日常用品与机箱等电脑配件均出于此　　冲压所用设备为冲床，利用安装在冲锤底端的模具对板材进行冲切，可用于各种厚度片状金属材料的加工，例如风道式散热片所采用的细薄鳍片、部分嵌铜散热器所采用的铜板、带有特定缺口与孔位的导流罩、保护罩等的初型均为冲压而成。

Tt火星7的风扇防护罩——冲压而成　　剪切所用设备为剪切机，结构类似于书刊装订中使用的铡刀，可用于具有一定厚度的片状或条状金属形材之切割，从0.2mm的薄鳍片到1cm的吸热底，甚至铝挤压而成的形材均需采用剪切进行初加工或后处理　　优势：可根据需要加工出各种特殊形状，适用范围较广，可大批量自动化生产　　劣势：切口并不平整，可能需要后续处理　　典型产品：各种后续结合型散热片中普遍采用8、折叶：　　折叶是细薄鳍片加工过程中通常采用的一道工序　　折叶用于将AA1050铝合金冲压而成的单体薄鳍片组合成密集平行鳍片的加工工艺，具体方法为：在成形时，鳍片的边缘保留有一小段特别设计的凸出部分，将鳍片固定在定制的模具中，将凸出部分弯折并互相锁合，成为排列整齐的平行鳍片　　采用折叶工艺的另外一个目的则是补偿鳍片与吸热底的后续连接（通常为钎焊结合）所产生的介面阻抗细薄的平行片状鳍片与吸热底的连接面积较小，同时考虑到连接面的实际接着率与介面阻抗，吸热底与鳍片间的热量传导可能成为散热片整个导热路径中的瓶颈因此，折叶工艺会在鳍片将与吸热底连接的一侧留出一道折边，弯折锁扣后组合为一个相对平整的表面，即每片鳍片都增加了一个“较宽”的底面，侧视成为“L”形。

如此一来，热量由吸热底通过连接面传导到单个鳍片的“底面”上，再由内部传导到实际散失热量的直立部分　　优势：机械锁合结构简单，工序少；可补偿鳍片与吸热底后续连接产生的介面阻抗　　劣势：为了保证结合的稳固与整齐，对鳍片单体冲压模具设计要求较高　　典型产品：与冲压结合，主要用于制造回流焊或风道式设计所采用的平行密集细薄鳍片9、焊接：　　焊接作为一种非常传统的金属结合方式，几乎随处可见，在散热片加工中也被普遍采用　　目前散热片加工中所采用仍然主要是钎焊，即采用熔点较母材低的焊料填充母材间的空隙，通过某种方式加热焊接部位至一定温度，令焊料熔化，填充母材间的空隙，冷却后即可结合为一体　　从接触式传热到电磁感应加热，从火焰喷枪到激光器，从电弧到热风，焊接技术的迅速发展推动着新工艺的不断出现，令其成为了一门相当有深度与广度的专业学科，所涉及的信息绝非三言两语就可说明因此，笔者仅对散热片生产中的相关要素做简单介绍，以免贻笑大方　　散热片加工中最常用的焊接方式为回流焊- reflow soldering，又称再流焊根据它的后一个名字可能更容易理解焊接过程——通过重新熔化（即再流）预置于母材之间的膏状软钎焊料，实现母材间的软钎焊。

它主要的工艺特征是：用焊剂将要焊接的金属表面净化（去除氧化物），使之对焊料具有良好的润湿性；供给熔融焊料润湿金属表面；在焊料和焊接金属间形成金属间化合物；可以实现微焊接回流焊的大致工序为：SMT在金属板（吸热底）上自动印刷锡膏->吸热底与鳍片定位->进入回流焊机->经过精确控制温度曲线的多道加温工序->熔化焊料，润饰母材->经过精确控制温度曲线的冷却工序->拆卸成品->超声波清洗ThermalTake堪称回流焊散热片的典范　　对于一些由于某种限制（例如热管的温度限制）不适合采用回流焊工艺，又需要焊接结合的散热片则可采用电阻钎焊即利用母材接触面和焊料相对较高的电阻，短时间通过大电流，令接触面与焊料集中产生大量热量，熔化焊料，达到焊接的目的散热器采用焊接方式结合存在的最大问题就是焊着率融化后的焊料作为连接两者的介质，是热量传导过程中必须通过的一道屏障，自然希望它的热传导阻抗（即介面阻抗）越小越好，在不更换材质的情况下即焊着率越高越好　　上图中蓝色的结合区以外都是热阻抗很大的不良焊接区为了获得较高的焊着率，就需要SMT印刷的锡膏更加均匀，接触面更加平整，还应在焊接过程中施以相当的压力　　优势：吸热底与鳍片的组合多种多样；相关生产设备已经非常成熟，易于大规模生产。

　　劣势：必然存在介面阻抗；一旦结合度不高，严重影响散热片性能；控制焊着率难度较高，检验不易，容易出现不良品；加工成本较高　　典型产品：纯铜散热片一大主流的回流焊散热片，以及目前绝大多数热管散热器10、锻造：　　锻造也是传统的金属加工工艺之一，多用于大行金属件的制造或初坯成形　　锻造工艺制造散热片算是Alpha的独门绝技，其加工过程为：将铝材加热加压至降伏点（一定温度下，金属材料在所承受压力超过一定数值时，随着压力的继续增大，应力不增反降，金属表现得较为柔软，易于加工，但又并非液态，此温度下的临界压力即降伏点）后，利用高压使其充填入锻造模具而成形　　在锻造成形得基础之上，还可以采用铜。