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散熱模組原理以及應用簡介
各位先進，真是很久不見啦！最近忙得焦頭爛額，現在終於可以有一些空檔來貢獻一下。由於我並不是這方面的專家，只是就一個機構工程師對於散熱模組的瞭解，作一點介紹。拋磚引玉，希望引出更專業更深入的討論。
1 熱傳原理
念機械的人，應該有80%以上的人對於熱力跟流力感到頭痛。因為這兩種東西是我們感覺得到卻看不到的，所以比較無法理解它們的行為。不過我只是來幫大家複習一下國中理化而已。
a. 傳導：所有的熱一定都是從高溫傳到低溫，傳導可以說是最常見，我們也最容易感受到的熱傳方式。傳導重要的是材料性質以及散熱面積。例如以散熱能力而言，銅>鋁>鐵。另外散熱面積越大，散熱能力也越好。
b. 對流：對流主要是流體間的傳熱方式，例如空氣的對流，或是水的對流。
c. 輻射：這方面一般比較不會去考慮，大概最直觀的就是太陽就是利用熱輻射將熱傳至地球。
簡言之，散熱就只有幾個方法：1.降低周圍環境溫度；2.增大接觸面積；3.加快空氣流通的速度。
2 散熱元件
a. 主動式：主動式散熱元件，就是要透過供電來解決散熱的問題，比較常見的有TE cooler、風扇、水冷器等
b. 被動式：被動式的散熱元件，就是只能被動的在系統產生高低溫時，用傳導或是對流的方式來散熱的東西，例如散熱鰭片(heat sink)、熱管(heat pipe)或是一般的金屬件。
風扇
風扇的功能就是利用葉片拍打空氣，促進空氣對流。空氣的對流越快，熱交換的情況也就越好。一般常見的風扇分為幾種：油封軸承、單滾珠軸承以及雙滾珠軸承。其他比較貴的則有液壓軸承、懸浮軸承等。油封軸承的好處就是安靜，便宜，但是由於潤滑油會揮發，此外灰塵易進入軸承中，導致壽命不長。至於單滾珠軸承則是使用一個滾珠軸承加上油封軸承的方式，優點式壽命長，噪音介於雙滾珠軸承及油封軸承之間。雙滾珠軸承就是使用兩個滾珠軸承，好處是壽命長，但是相對噪音也較大，而且較為昂貴。
以系統的角度而言，對於風扇的要求當然是要壽命長、散熱效果好、成本低、噪音小等。但是有一好沒兩好，所以這方面就是要看客戶的要求來設計。但是如果是自己家的電腦要添購風扇，基本上就是越大越好啦。
散熱鰭片
鰭片的主要功能就是增加面積來幫助散熱。可是如果只有這樣，那麼散熱鰭片就不會是工程師的最愛之一了。鰭片另外的好處是可以設計其結構，配合風扇還有熱管，進行散熱。所以一般電腦CPU上一定有一堆鰭片，然後上接風扇，有的甚至再加上熱管。
材料也是影響鰭片散熱能力的重要因素之一。常見的材料有銅、鋁、鎂等。當然如果你想用不鏽鋼也不會有人反對。基本上鰭片大宗就是銅跟鋁兩種。銅的好處是散熱能力比鋁好上許多，但是缺點是重量重、較難加工，此外強度較差，所以銅的成本會較高。鋁的散熱能力雖然較差，但是加工容易，強度夠，所以多半市面上都是以鋁為主。不過如果不計較成本以及重量的話，買銅的會比較好一點。這也就是為什麼市面上CPU風扇模組，銅的鰭片會貴上許多的原因。
熱管
熱管的散熱方式是在真空的熱管當中放入少量的液體，同時利用管壁內部的毛細力。為何要真空？因為低壓的狀況之下，液體較容易蒸發。在熱管的熱端，液體蒸發帶走熱，在管中的冷端冷卻成液體，然後利用毛細力使得液體回流到熱端，週而復始。
Heatpipe工作原理
熱導管可依毛細管構造之不同分為Groove(溝槽式)、Screen mesh(網目式)以及Sintered powder(粉末燒結式)等三種(中文我不太確定，隨便網路找比較常見的幾個翻譯)。如果以毛細力大小來分，粉末燒結式>網目>溝槽。國內目前作熱導管的廠商多半是以網目式或是溝槽式為主，因為成本較低、製程較容易。另一個原因其實是因為早期作熱導管的那一票人，都是從工研院出來的，當年的第一批人馬是研究網目式的，所以現在國內主流是以網目式或溝槽式為主。但是仍有少數幾家廠商專門提供粉末燒結的，這種公司會比較賺錢。
使用上，熱管一定要配合散熱鰭片以及風扇，因為若是沒有風扇或是鰭片，熱管的功能充其量只能均溫。透過散熱鰭片或是風扇，造成高低溫差，再把多餘的熱給傳導或是對流出去，達到散熱的功能。
3 散熱模組應用
a. CPU、繪圖晶片卡
b. 照明
c. 投影機
d. 系統（TV、太陽能模組…等）
散熱模組的應用非常的廣，在高溫高溼的殘酷考驗下，沒有多少元件可以苟延殘喘很久。以目前CPU、繪圖晶片卡的發展情況下，再越來越小的體積當中，要作更多的事情，因此散熱模組的需求大增。所以一談到VISTA概念股，一定脫不了散熱模組的公司。同樣的，投影機越來越小台，但是亮度卻要保持不變甚至更高，再一個小小的身體裡面，讓它負擔如此大的熱量，非散熱模組無法盡其工啊！但是由於散熱模組的成本很高，因此為了減少這一部份的成本，各家廠商各顯神通，無不希望能在小的支出下，得到大的散熱能力。因此現在提供完整的Thermal solution的廠商都殺的頭破血流。
以我比較熟的背光模組這塊來說，如果廠商要寄望能夠在背光模組上下功夫，以獲得一些利潤，我想機率很小。因為無論是散熱鰭片、風扇或是熱管，都有一定的厚度，且成本也高。以大尺寸TV來說，小弟我曾經設計過一版背光，散熱模組的成本約在60~80美金之間，同時厚度增加一倍，更不用提重量的增加。對於追求輕量化、薄化的家電或是消費性產品來說，都是無法忍受的缺點。同時一方面由於技術的進步，現在已經不需要散熱模組也可以達到足夠的散熱能力。因此在背光模組這方面，看來機會渺茫。比較有可能應用的方面會是在系統端，君不見電視都有風扇？通常裡面都會有兩組以上的風扇、幾根熱管、一些鰭片，把熱透過風口散掉。
結論
寫了拉拉雜雜的幾千字，好像沒什麼重點。現在就來下個小結語吧！要買散熱族群股票的話，就要買4i概念股，能夠沾的上邊的再來考慮。其他的請不用考慮。另外再度重申，有關這篇，還請各位指教。感謝！
預告，下次來介紹一下面板業供應鍊。沒辦法，我熟的東西實在很少，就從自己待的產業來著手，如果有更熟的老大哥，還請不吝指教。
各位先進，真是很久不見啦！最近忙得焦頭爛額，現在終於可以有一些空檔來貢獻一下。由於我並不是這方面的專家，只是就一個機構工程師對於散熱模組的瞭解，作一點介紹。拋磚引玉，希望引出更專業更深入的討論。
1 熱傳原理
念機械的人，應該有80%以上的人對於熱力跟流力感到頭痛。因為這兩種東西是我們感覺得到卻看不到的，所以比較無法理解它們的行為。不過我只是來幫大家複習一下國中理化而已。
a. 傳導：所有的熱一定都是從高溫傳到低溫，傳導可以說是最常見，我們也最容易感受到的熱傳方式。傳導重要的是材料性質以及散熱面積。例如以散熱能力而言，銅>鋁>鐵。另外散熱面積越大，散熱能力也越好。
b. 對流：對流主要是流體間的傳熱方式，例如空氣的對流，或是水的對流。
c. 輻射：這方面一般比較不會去考慮，大概最直觀的就是太陽就是利用熱輻射將熱傳至地球。
簡言之，散熱就只有幾個方法：1.降低周圍環境溫度；2.增大接觸面積；3.加快空氣流通的速度。
2 散熱元件
a. 主動式：主動式散熱元件，就是要透過供電來解決散熱的問題，比較常見的有TE cooler、風扇、水冷器等
b. 被動式：被動式的散熱元件，就是只能被動的在系統產生高低溫時，用傳導或是對流的方式來散熱的東西，例如散熱鰭片(heat sink)、熱管(heat pipe)或是一般的金屬件。
風扇
風扇的功能就是利用葉片拍打空氣，促進空氣對流。空氣的對流越快，熱交換的情況也就越好。一般常見的風扇分為幾種：油封軸承、單滾珠軸承以及雙滾珠軸承。其他比較貴的則有液壓軸承、懸浮軸承等。油封軸承的好處就是安靜，便宜，但是由於潤滑油會揮發，此外灰塵易進入軸承中，導致壽命不長。至於單滾珠軸承則是使用一個滾珠軸承加上油封軸承的方式，優點式壽命長，噪音介於雙滾珠軸承及油封軸承之間。雙滾珠軸承就是使用兩個滾珠軸承，好處是壽命長，但是相對噪音也較大，而且較為昂貴。
以系統的角度而言，對於風扇的要求當然是要壽命長、散熱效果好、成本低、噪音小等。但是有一好沒兩好，所以這方面就是要看客戶的要求來設計。但是如果是自己家的電腦要添購風扇，基本上就是越大越好啦。
散熱鰭片
鰭片的主要功能就是增加面積來幫助散熱。可是如果只有這樣，那麼散熱鰭片就不會是工程師的最愛之一了。鰭片另外的好處是可以設計其結構，配合風扇還有熱管，進行散熱。所以一般電腦CPU上一定有一堆鰭片，然後上接風扇，有的甚至再加上熱管。
材料也是影響鰭片散熱能力的重要因素之一。常見的材料有銅、鋁、鎂等。當然如果你想用不鏽鋼也不會有人反對。基本上鰭片大宗就是銅跟鋁兩種。銅的好處是散熱能力比鋁好上許多，但是缺點是重量重、較難加工，此外強度較差，所以銅的成本會較高。鋁的散熱能力雖然較差，但是加工容易，強度夠，所以多半市面上都是以鋁為主。不過如果不計較成本以及重量的話，買銅的會比較好一點。這也就是為什麼市面上CPU風扇模組，銅的鰭片會貴上許多的原因。
熱管
熱管的散熱方式是在真空的熱管當中放入少量的液體，同時利用管壁內部的毛細力。為何要真空？因為低壓的狀況之下，液體較容易蒸發。在熱管的熱端，液體蒸發帶走熱，在管中的冷端冷卻成液體，然後利用毛細力使得液體回流到熱端，週而復始。
Heatpipe工作原理
熱導管可依毛細管構造之不同分為Groove(溝槽式)、Screen mesh(網目式)以及Sintered powder(粉末燒結式)等三種(中文我不太確定，隨便網路找比較常見的幾個翻譯)。如果以毛細力大小來分，粉末燒結式>網目>溝槽。國內目前作熱導管的廠商多半是以網目式或是溝槽式為主，因為成本較低、製程較容易。另一個原因其實是因為早期作熱導管的那一票人，都是從工研院出來的，當年的第一批人馬是研究網目式的，所以現在國內主流是以網目式或溝槽式為主。但是仍有少數幾家廠商專門提供粉末燒結的，這種公司會比較賺錢。
使用上，熱管一定要配合散熱鰭片以及風扇，因為若是沒有風扇或是鰭片，熱管的功能充其量只能均溫。透過散熱鰭片或是風扇，造成高低溫差，再把多餘的熱給傳導或是對流出去，達到散熱的功能。
3 散熱模組應用
a. CPU、繪圖晶片卡
b. 照明
c. 投影機
d. 系統（TV、太陽能模組…等）
散熱模組的應用非常的廣，在高溫高溼的殘酷考驗下，沒有多少元件可以苟延殘喘很久。以目前CPU、繪圖晶片卡的發展情況下，再越來越小的體積當中，要作更多的事情，因此散熱模組的需求大增。所以一談到VISTA概念股，一定脫不了散熱模組的公司。同樣的，投影機越來越小台，但是亮度卻要保持不變甚至更高，再一個小小的身體裡面，讓它負擔如此大的熱量，非散熱模組無法盡其工啊！但是由於散熱模組的成本很高，因此為了減少這一部份的成本，各家廠商各顯神通，無不希望能在小的支出下，得到大的散熱能力。因此現在提供完整的Thermal solution的廠商都殺的頭破血流。
以我比較熟的背光模組這塊來說，如果廠商要寄望能夠在背光模組上下功夫，以獲得一些利潤，我想機率很小。因為無論是散熱鰭片、風扇或是熱管，都有一定的厚度，且成本也高。以大尺寸TV來說，小弟我曾經設計過一版背光，散熱模組的成本約在60~80美金之間，同時厚度增加一倍，更不用提重量的增加。對於追求輕量化、薄化的家電或是消費性產品來說，都是無法忍受的缺點。同時一方面由於技術的進步，現在已經不需要散熱模組也可以達到足夠的散熱能力。因此在背光模組這方面，看來機會渺茫。比較有可能應用的方面會是在系統端，君不見電視都有風扇？通常裡面都會有兩組以上的風扇、幾根熱管、一些鰭片，把熱透過風口散掉。
結論
寫了拉拉雜雜的幾千字，好像沒什麼重點。現在就來下個小結語吧！要買散熱族群股票的話，就要買4i概念股，能夠沾的上邊的再來考慮。其他的請不用考慮。另外再度重申，有關這篇，還請各位指教。感謝！
預告，下次來介紹一下面板業供應鍊。沒辦法，我熟的東西實在很少，就從自己待的產業來著手，如果有更熟的老大哥，還請不吝指教。
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