有了3D打印的帮助,散热器会设计成什么样子呢?

   传统的散热器制造工艺主要有挤压成型、铸造和机械加工等方法,这些加工工艺限制了散热器可实现的几何形状。金属3D打印工艺的出现消除了许多设计制约,设计人员开始重新考虑更高热效率的散热器设计方法。

经典的散热器设计方法主要涉及的结构参数包括:基板厚度、翅片数量、翅片厚度、翅片间距、翅片高度。然后优化这些参数以满足传热、重量和成本的约束。在很多时候,是制造工艺决定了这些参数,如果不再施加这些约束,那么散热器会设计成什么样子呢?

Robin Bornoff将他的研究成果在31st SEMI-THERM Symposium会议上进行了分享。

在其核心方法是:
(1)确定最高表面温度位置,这是散热片几何形状可能演变的关键。
(2)在最高温度点添加一小块材料,增加散热面积。
(3)分析散热器的散热性能,如果散热性能随着材料的增加而提高,则进入下一步;如果散热性能变差,则删除添加的材料,并标记该位置,接下来不会在这个位置添加材料。
(4)不断重复过程(2)和(3),一直到任何几何形状的添加都会导致散热器生长超出其设计界限,或者任何几何形状的添加都会导致热性能下降时,该优化过程就结束了。

图1  优化前的模型

图2 最初5步的计算结果

(寻找最热的位置)

图3 三个中间过程的优化结果

 

图4 最终优化结果

图5 优化前后的热阻下降趋势

图6 经过几何光顺后的散热器结构

图7 与传统散热器效果比较

 

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