铝制插片式电子设备散热结构

　　在工业控制板卡、大功率电源模块、伺服驱动单元这类长期满负载运行的电子设备内部，散热结构的合理性直接决定核心功率器件的工作寿命与运行稳定性，这款铝制插片式散热结构就是针对这类密闭机箱内的器件散热需求设计的。从实际应用场景来看，这类散热件大多直接贴装在MOS管、IGBT模块、整流桥这类发热功率器件的表面，通过器件与散热基座的紧密接触，将芯片工作时产生的焦耳热快速传导到整个散热结构上，再通过密集的散热鳍片与机箱内流动的空气完成热交换，把热量带出设备腔体，避免核心器件结温超过阈值触发降频甚至热击穿故障。

　　从结构设计思路来看，这款散热件采用一体化铝挤成型的基座加等间距平行鳍片的布局，没有采用拼接式的鳍片结构，主要是考虑到拼接结构会存在接触热阻，在长期冷热交替的工作环境下，拼接缝隙容易出现氧化层导致热传导效率下降，一体化铝挤结构可以让基座吸收的热量无阻碍地传导到每一片鳍片上，整体热阻更低。鳍片的间距设置经过了实际风道验证，既不会因为间距过小导致积灰后堵塞风道，也不会因为间距过大浪费安装空间、减少有效散热面积，鳍片的厚度控制在兼顾结构强度与散热效率的区间，不会因为过薄导致鳍片受外力变形倒伏，也不会因为过厚占用过多的有效散热空间。基座部分预留了器件安装的贴合平面，平面的平面度控制在合理公差范围内，保证安装时与发热器件的表面可以充分贴合，配合导热硅脂或者导热垫片使用时，可以最大限度降低接触界面的热阻，基座边缘预留的安装定位缺口，可以直接通过螺丝或者卡扣固定在PCB板或者设备内部的安装支架上，不需要额外设计复杂的固定结构，适配常规的电子设备组装流程。

　　从安装边界来看，这款散热件的整体外形为规整的长方体结构，没有外凸的异形结构，在设备内部布局时不需要预留额外的避让空间，基座的安装孔位间距适配市面上主流的大功率功率器件的安装尺寸，可以直接替换同规格的老旧散热件，不需要对原有设备的安装结构做修改。鳍片的高度设置兼顾了散热面积与机箱内部的空间限制，不会因为鳍片过高触碰机箱内的其他板卡或者走线，也不会因为鳍片过矮导致总散热面积不足，无法满足器件的散热需求。在实际选型使用时，只需要根据发热器件的总热耗、机箱内的风速条件核算总散热能力是否满足需求，就可以直接选用，不需要再对结构做二次修改，能够缩短设备研发阶段的热设计周期，减少散热结构的重复开模成本。

　　从材料特性来看，选用铝材作为散热基材，一方面是因为铝材的导热系数足够满足中低功率器件的散热需求，另一方面铝材的密度较低，整体散热件的重量更轻，安装在PCB板上时不会给板卡带来过大的负重应力，避免长期震动环境下PCB板出现变形开裂的问题，同时铝材的加工性能好，铝挤成型的生产效率高，批量生产时的成本控制更有优势，表面做本色氧化处理后，可以提升铝材的表面辐射散热能力，同时避免铝材长期在潮湿环境下出现表面氧化腐蚀，延长散热件的实际使用寿命。在实际的热传导路径上，热量从发热器件表面传递到散热基座后，会沿着垂直于鳍片的方向快速扩散到每一片鳍片的根部，再沿着鳍片的高度方向传递到鳍片的顶端，整个过程中热量会通过鳍片表面的对流换热以及辐射换热传递到周围的空气中，只要机箱内存在持续的空气流动，就可以持续把热量带走，维持器件的工作温度在合理区间内。