研華專利動(dòng)態(tài)高效散熱設(shè)計(jì)，高端主板無風(fēng)扇也Cool

—— MIO-5271單板電腦散熱設(shè)計(jì)詳解

作者：時(shí)間：2015-08-18 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　在嵌入式設(shè)計(jì)中，有不少場(chǎng)合，是需要做到無風(fēng)扇設(shè)計(jì)的，一旦需要用到Core I 等高端運(yùn)行平臺(tái)的時(shí)候，散熱問題(包括機(jī)構(gòu)件來料、PCB厚度、BGA chipset公差等)都是每個(gè)產(chǎn)品經(jīng)理及工程師需要花大力氣解決的。研華經(jīng)過長期的摸索，創(chuàng)新地以動(dòng)態(tài)的散熱設(shè)計(jì)，極大的提升了散熱效率。該散熱設(shè)計(jì)被應(yīng)用在研華的各類產(chǎn)品中。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/278917.htm

　　一、常見散熱問題

　　隨著CPU的制程越來越先進(jìn)，更多功能都集中在CPU芯片里(eDRAM/MCH/ICH/PCH)，導(dǎo)致CPU發(fā)熱密度增加，給產(chǎn)品研發(fā)和制造帶來一系列散熱問題：

　　1、 CPU負(fù)荷在瞬間過載時(shí)無法將熱快速導(dǎo)至散熱片;

　　2、大部分散熱片只能適用于單一CPU，更換不同芯片時(shí)(高度與面積不同)，與散熱片之前的導(dǎo)熱板需要重新設(shè)計(jì)。

　　3、整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的組裝公差可能造成TIM(Thermal Interface Material)壓合不夠或壓合過大，進(jìn)而導(dǎo)致芯片散熱不佳和導(dǎo)致裸晶破損而發(fā)生品質(zhì)異常。

　　4、在振動(dòng)環(huán)境下，散熱片的重量會(huì)導(dǎo)致芯片的裸晶破損或錫球龜裂。

　　5、散熱系統(tǒng)制造成本高。

　　二、研華專利之動(dòng)態(tài)散熱介紹

　　研華動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)是一種高效率的熱導(dǎo)加速系統(tǒng)，活動(dòng)銅/鋁錠通過彈簧對(duì)發(fā)熱芯片產(chǎn)生下壓磅力，將熱量從芯片透過導(dǎo)熱膏傳至外部空氣來進(jìn)行散熱(實(shí)例圖如圖1 所示)。系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)路徑如下：

　　熱→發(fā)熱Chip→導(dǎo)熱膏→銅/鋁錠→導(dǎo)熱膏→底座→散熱片→外部空氣。

　　圖1：研華動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)實(shí)例圖

　　Ø 動(dòng)態(tài)散熱的優(yōu)勢(shì)

　　傳統(tǒng)的散熱系統(tǒng)大多使用銅塊/鋁塊上下黏貼導(dǎo)熱膏讓CPU將熱導(dǎo)至散熱片來幫助散熱。而研華的動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)通過活動(dòng)的銅/鋁錠對(duì)發(fā)熱芯片進(jìn)行動(dòng)態(tài)導(dǎo)熱，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效、快速的散熱效果。

　　傳統(tǒng)散熱系統(tǒng)與研華動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)的對(duì)比如下表所示：

　　Ø 典型案例： MIO-5271 Core I 3.5寸主板之散熱設(shè)計(jì)

　　研華MIO-5271 3.5寸單板電腦采選用高性能I5-4300U 1.9GHz處理器，采用研華動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)簡(jiǎn)化客戶設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)，并支持無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。

　　由于研華動(dòng)態(tài)散熱系統(tǒng)在相同接觸壓力下的熱阻值更小、導(dǎo)熱效率更高(如圖4所示)，使得MIO-5271能夠適應(yīng)環(huán)境嚴(yán)苛的高溫環(huán)境。

　　同時(shí)，MIO-5271具有MIOe高速擴(kuò)展接口，可靈活擴(kuò)展 PCIe, SMBus, USB 2.0/3.0, LPC line out, power, DP等接口;是一款高性能、高可靠性、可靈活擴(kuò)展的單板電腦。正式采用了動(dòng)態(tài)散熱設(shè)計(jì)，該主板被大量的用在戶外的無線電監(jiān)控，電子警察，軌道交通、通信、運(yùn)動(dòng)控制等多種環(huán)境惡略，但對(duì)性能要求又高的場(chǎng)合.

　　采用I5 CPU 的MIO-5271在配備動(dòng)態(tài)散熱設(shè)計(jì)的散熱片后，產(chǎn)品很輕松的就能通過-40~85°C的寬溫設(shè)計(jì)，而且散熱片的體積也可以大大減少。如圖5所示，MIO-5271散熱片的高度不超過24mm。