技术纵横】 2005 中国电源散热器应用和技术发展研讨会93插片钎焊型与型材型散热器的试验性能比较李建明 卢建灿 李豪成 李健健（苏州森光换热器有限公司 苏州 215101）senguang@摘要：本文主要阐述了插片钎焊型散热器与型材散热器试验效果对比，通过对试验数据的比较，对两种散热器的热阻、散热效果及风阻进行比较，试验结果表明插片钎焊散热器的各个性能都要优与型材散热器关键词：热阻 散热效果 风阻 插片钎焊散热器 型材散热器一、前言散热器广泛应用于电力、电子等行 业， 电力电子行业所用功率元器件散 热器以前多采用铝挤压成型方法制作，由于受 挤压工艺和模具的限制，散热器本身重量较重，散热片较厚，间距较大，所以要在单位体积 内增加散热面积和效果相当困 难 铝制插片钎焊散热器的散热片和基板分别采用板材，然后用 钎焊的方法焊接在一起，工艺简单，其散热片的厚度、数量相对比较灵活，相同体积下其散 热面积要远远大于型材散 热器例：某公司采用型材散 热器，由于其散热效果欠佳导致整个系统的性能一直得不到提高，他们希望能在外形尺寸不变的情况下能提高散热器的性能。
对此我们制作了一个外形尺寸与其相同的散 热器通 过试验对比进一步证明在相同外形下插片钎焊型散热器的散热效果优于型材散热器二、试验1 散热性能试验1.1 试验用具：风道：200mm×250mm L=3100mm；风机：0～12 米（可调）；加热装置：0～700W（可调）；温度测量装置：AX110 温度记录仪，热电偶；风速测量装置：热球式电风速仪 QDF-28（0～5 米）；风阻测量装置：微电脑数字压力计 SYT-2000（0～300Pa）；气压表：YM3 型空盒气压表；1.2 散热器参数对照表外形参数散热器类型 外形（mm） 散热片数量 散热面积（㎡） 重量 Kg型材散热器 200×70×120 28 0.3176 2.73插片钎焊散热器 200×70×120 17 0.7115 1.81（注：试验用插片钎焊散热器的各个参数是由经验计算得到的，在相同条件下可能不是最理想，但其效果经过计算已经 比型材散热器要好）1.3 热阻（散热效果）试验1.4 试验原理：通过测量散热器在静态和动态是各个点的温度变化来计算散热器的热阻，同时得到散热效果1.5 试验步骤 1.5.1 记录此时室内的大气温度和大气压力。
1.5.2 对风速仪作零位调整和满度调整然后将 风速仪探头对 准来流、开关置于 “断”的位置将温度测量的十个转换开关都 拨到第一状态(向上)1.5.3 电热器通电，且通过调压 器调压，使加 热器功率达到 预定的最小设定值 P0技术纵横】 2005 中国电源散热器应用和技术发展研讨会94散 热 器 热 阻 -流 速 曲 线 对 比1.0100.6260.4080.3101.2060.7980.404 0.3300.7890.4880.334 0.2520.9580.6090.355 0.2840.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4000.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00流 速 m/s热阻C/WP=50W钎 焊P=50W型 材P=96W钎 焊P=96W型 材1.5.4 观察 Tw (均温板的下平面的中心点温度,温度测量转换开关向上)，当在 5 分钟的时间间隔内，其读数变化不超过 0.4℃时,可视为系统达到热平衡记录此时的时间、加热器的电流与电压、风速、均温板上各测温点（共 10 个）的温度、室温。
1.5.5 将温度测量的十个转换开关都拨到第二状态(向下) ，记录各测量值1.5.6 将风速仪开关拨至“零点”， 电源开关拨至“通”，然后打开风机，将风速调至并稳定在预定的设定值 v0，进行这一工况的 测量再加大 风量测 量,直至将 v0 的设定值全部做完 1.6 试验结论：⑴散热器热阻试验中，由散热 器热阻—流速曲线（曲线由表一中得出） 对比图中所示，在流速为 0m/s，P=50W 时，插片钎焊散热器热阻为 1.010，型材散热器为 1.206，增加风量后两款散热器热阻逐渐下降，最后 2.5m/s 时插片钎焊散热 器热阻为 0.310，型材散热器为 0.330在流速为 0m/s，P=96W 时，插片钎焊散热器热阻为 0.789，型材散热器为0.958，增加风量后两款散热器 热阻逐渐下降，最后 2.5m/s 时插片钎焊散热器热阻为0.252，型材散热器为 0.284。
试验说明了所选用的插片钎焊 散热器的热阻无论在静态还是在动态都要比型材散热器要小散热器性能试验结果（表一）1 2 3 4 5 6 7 8 9电功率 速度 热流板顶面温度 热流板底面温度 气流温度 室温 热阻(℃/W) Δt w1散热器型号 P ( W) v (m/s) t0B t0W t1 ta Δtw1/P tOW-t10.00 75.8 73.0 22.5 15.0 1.010 50.5 0.50 54.7 52.1 20.8 14.0 0.626 31.3 1.00 42 39.4 19.0 14.0 0.408 20.4 502.50 35.7 33.3 17.8 13.0 0.310 15.5 0.00 105.1 100.1 24.4 12.5 0.789 75.7 0.50 71.8 66.9 20.1 15.0 0.488 46.8 1.00 54.7 50.2 18.1 14.0 0.334 32.1 钎焊散热器962.50 45.4 40.8 16.6 14.0 0.252 24.2 0.00 80.1 77.3 17.0 9.0 1.206 60.3 0.50 60.0 57 17.1 10.0 0.798 39.9 1.00 39.4 36.6 16.4 12.0 0.404 20.2 502.50 35.4 32.4 15.9 12.0 0.330 16.5 0.00 121.7 116.7 24.7 13.0 0.958 92.0 0.50 83.7 78.7 20.2 14.0 0.609 58.5 1.00 57.4 52.6 18.5 15.0 0.355 34.1 型材散热器962.50 48.7 43.9 16.6 14.0 0.284 27.3 【技术纵横】 2005 中国电源散热器应用和技术发展研讨会95⑵散热器散热效果试验中，由散 热器底面剩余温度—流速曲 线图（曲线由表一中得出）中所示，在风速为 0m/s，P=50W 时，型材散热器底部温度为 60.3℃，插片 钎焊散热器底部温度为 50.5℃，同样在风逐渐加大的到 2.5m/s 时，型材散热器底部温度为 16.5℃，插片钎焊散热器底部温度为 15.5℃。
在 风速为 0m/s，P=96W 时，型材散热器底部温度为92.0℃，插片 钎焊散热器底部温度为 75.7℃，同样在风逐渐加大的到 2.5m/s 时，型材散热器底部温度为 27.3℃，插片钎焊散热器底部温度为 24.2℃说明插片钎焊散热器无论在静态还是动态下散热效果就比型材散热器更优越2 风阻试验2.1 试验用具：静压差测量装置：微压差计 SYT-2000 （0～0.3KPa ），U 型管测量仪；风速测量装置：热球式电风速仪 QDF-28（0～5 米）；风道：76mm×126mm× 600mm；风机：0～12 米（可调）；2.2 试验原理：风从风道中流向散热器，散 热器阻碍风的通 过，从而在散 热器进风口和出风口形成压力差，以此来判断散 热器的风阻有多大2.3 试验步骤2.3.1 对微压计作零位调整；对风速仪作零位和满度调整，并将风速仪探头对准来流，开关置于“断”的位置2.3.2 将散热器放入风道内，开启 风机，将 风速仪开关拨至 “零点”， 电源开关拨至“ 通”；2.3.3 逐步加大风机风量，并记录风 速仪上的流速与微压差 计的数值2.3.4 试验完毕后，关闭风机、风速仪及微差压计2.4 试验结论：由流动阻力曲线图和表二可以得出（由于风速仪测量范围是 0～5 米，所以风速5m/s 以上都是根据 实际测量的静 压差来计算风速的），在 5m/s 以前想同的风速情况下插片钎焊散热器的静压差都比型材散热器静压差小，把风 速提高可以看到，在达到相同静压差的前提下，型材散热器需要的 风速明显小于插片钎焊 散 热器，由此可以 证明插片散 热 器 底 面 剩 余 温 度 -流 速 曲 线 对 比50.531.320.4 15.560.339.920.2 16.575.746.832.124.292.058.534.127.30.010.020.030.040.050.060.070.080.090.0100.00.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00流 速 (m/s)底面剩余温度(℃)P=50W钎 焊P=50W型 材P=96W钎 焊P=96W型 材【技术纵横】 2005 中国电源散热器应用和技术发展研讨会96钎焊型散热器的风阻要小于型材散热器。
流 动 阻 力 曲 线0 3 55.87.58.59.5100 3 568.29.611.211.50501001502002503000 2 4 6 8 10 12 14流 速 m/s静压差 Pa型 材钎 焊三、试验结果通过上述 3 个试验的结果，证 明了我们初步计算得到的插片 钎焊散热器的性能比型材散热器的性能更优越此款插片钎焊散热器还有可以改 进的地方，例如将节距再减小，这样虽然增加了产品的截面积但可以大大增加其散热面积；或将散热片增加厚度，原先使用的 1.2mm 铝板可以改用 2.0mm 的，这样可以减小其热 阻；我们在试验中看出插片钎焊散热器散热片顶端的散热效果并不明显，这样在不影响其性能的情况能 缩短散热片高度从而减小其占用空间四、结语在这个散热器新兴技术日新月异的时代，我 们要追求的就是高效、稳定、廉价插片钎焊型散热器正朝着这个方向逐步改进，这样大大扩大了用 户 的选择空间，他 们能用最希曼顿散热器流动阻力试验记录（表二）散热器型号 速度 静压差m/s Pa0 03 95 18型材散热器 5.8 357.5 858.5 1309.5 20010 2400 03 05 16钎焊散热器 6 358.2 859.6 13011.2 20011.5 215【技术纵横】 2005 中国电源散热器应用和技术发展研讨会96小的空间来达到自己想要的效果。