散热片制造工艺.doc

制造工艺
简介
优点
缺点
应用
切削
车、钻、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。
根据不同方式、刀具，可适用于各种用途。
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。
所有散热片：板材（吸热底、鳍片等）成形、散热片开槽、底面修整、特殊雕刻等。
铝挤压
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。
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。
鳍片形状相对简单，无法获得很大（大于20）的瘦长比。
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。
精密切削
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。
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。
受到原材料等的影响，良品率低；瘦长比不足；片间距离短，过风空间较小，风阻较大。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。
最有望大范围应用的铜质散热片一体成形工艺。热布斯系列散热器。
金属粉末喷射成形
主要采用高熔点、高热传导的材料(如铜)。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。
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。
原料、设备、模具成本高，工艺复杂，良品率较低，不易量产。
暂无实际产品。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。
铝压铸
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。
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。
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。
一种广泛应用的单体铝合金制品加工工艺。制造出一些具有特殊结构设计的产品。普遍用于受空间限制的笔记本散热解决方案中
铝压铸-改进型
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。
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。
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。
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。
冲压与剪切
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。剪切用于具有一定厚度的片状或条状金属形材之切割。
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。
切口并不平整，可能需要后续处理。
各种后续结合型散热片中普遍采用。
折叶
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。
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。
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。
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。
焊接
一种非常传统的金属结合方式。散热片加工中最常用的焊接方式为回流焊，又称再流焊。
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。
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。
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。
锻造
将铝材加热加压至降伏点，利用高压使其充填入锻造模具而成形。
全铝散热片鳍片与吸热底一体成形，无介面阻抗；铜铝结合紧密，几乎不存在空隙，介面阻抗小；鳍片复杂度虽不及铝压铸，但就散热片需求而言已相当令人满意；瘦长比高，接近压铸得水平，可达50以上；适于加工柱状鳍片。
全铝散热片鳍片与吸热底一体成形，无介面阻抗；铜铝结合紧密，几乎不存在空隙，介面阻抗小；鳍片复杂度虽不及铝压铸，但就散热片需求而言已相当令人满意；瘦长比高，接近压铸得水平，可达50以上；适于加工柱状鳍片。
大名鼎鼎的Alpha系列散热器。
压固+螺丝锁合
将经过表面预处理的鳍片或鳍片与吸热底定位，利用较大的压力令它们紧密的结合在一起，再以螺丝贯穿它们，于另一测用螺母锁紧，令其维持此种紧密结合的状态。
机械方式结合，工艺简单、成本低，效果稳定，良品率高；横向结合时，介面阻抗影响细微，鳍片与吸热底一体成形。
纵向结合时，介面阻抗大，结合面积有限；横向结合时，占用空间大，不易安装。
Foxcon的PK045+这种吸热底与鳍片纵向结合的产品，以及Zalman CNPS系列这种片状鳍片横向结合形成吸热底的产品。
插尺
将底板切削出平行的细小凹槽，并在槽间冲压出密集的小坑，再利用60吨以上的压力将已经成形的鳍片插入凹槽之中，插入深度可达2mm左右，把鳍片固定在底板之中。
介面阻抗小，鳍片与吸热底材质可自由组合，工序较少，产品质量相对稳定。
制造难度大，良品率不是很高，相对成本稍高。
AVC Frost。
插指
将插尺中的鳍片形状由片状改为柱状。
鳍片与吸热底材质可自由组合，介面阻抗小，工序较少，产品质量相对稳定；采用螺旋插指可降低加工难度。
制造难度大，良品率不是很高，相对成本稍高。
中光CNA462U、Swiftech MCX系列。
热缩嵌套
在铝挤压成形的散热片底部保留出一部分空间，将之加热到一定温度，令其保留空间因热膨胀而扩大，趁机嵌入尺寸、形状合适的铜棒或铜板；令铝质鳍片迅速冷却，体积缩小后套紧嵌入的铜件。
低成本、低密度、易加工、吸热导热能力好；典型铝挤压鳍片嵌入铜板型，铜底尺寸、形状可根据不同需求进行调节，鳍片、扣具、风扇等的设计可沿袭经典产品；放射状铝挤压鳍片嵌入铜柱型，有效利用铜柱导热能力，增强效果，接触面无其它介质，良品介面阻抗小。
对鳍片、嵌入铜材尺寸、形状要求严格，否则严重影响性能；典型铝挤压鳍片嵌入铜板型，需以导热膏填充，介面阻抗不可忽视；放射状铝挤压鳍片嵌入铜柱型，嵌入件尺寸大，对规格要求更高。
CoolerMaster V83、AVC SunFlower。
机械压合
将一块尺寸略大于鳍片铝孔的铜块，依靠机械的压力，将其塞入铝孔内，依靠金属的应力压合在一起。
可以在常温下结合，设备简单，成本低；结合面无其它介质，良品介面阻抗低。
铜在被挤入铝孔的过程中容易刮伤铝孔内表面，严重影响热传导能力，对铜块的形状设计与优化要求较高；良品率不高。
对设计要求较高，且良品率低，没有得到广泛应用。