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研华专利动态高效散热设计，高端主板无风扇也Cool

本文作者：研华点击： 2015-08-17 10:35

前言：

MIO-5271单板电脑散热设计详解

2015年8月17日--在嵌入式设计中，有不少场合，是需要做到无风扇设计的，一旦需要用到Core I 等高端运行平台的时候，散热问题（包括机构件來料、PCB厚度、BGA chipset公差等）都是每个产品经理及工程师需要花大力气解决的。研华经过长期的摸索，创新地以动态的散热设计，极大的提升了散热效率。该散热设计被应用在研华的各类产品中。

一、常见散热问题
随着CPU的制程越来越先进，更多功能都集中在CPU芯片里(eDRAM/MCH/ICH/PCH)，导致CPU发热密度增加，给产品研发和制造带来一系列散热问题：
1、 CPU负荷在瞬间过载时无法将热快速导至散热片；
2、大部分散热片只能适用于单一CPU，更换不同芯片时(高度与面积不同)，与散热片之前的导热板需要重新设计。
3、整体机械结构的组装公差可能造成TIM(Thermal Interface Material)压合不够或压合过大，进而导致芯片散热不佳和导致裸晶破损而发生品质异常。
4、在振动环境下，散热片的重量会导致芯片的裸晶破损或锡球龟裂。
5、散热系统制造成本高。

二、研华专利之动态散热介绍
研华动态散热系统是一种高效率的热导加速系统，活动铜/铝锭通过弹簧对发热芯片产生下压磅力，将热量从芯片透过导热膏传至外部空气来进行散热（实例图如图1 所示）。系统的热传导路径如下：

热→发热Chip→导热膏→铜/铝锭→导热膏→底座→散热片→外部空气。

图1：研华动态散热系统实例图

 动态散热的优势
传统的散热系统大多使用铜块/铝块上下黏贴导热膏让CPU将热导至散热片来帮助散热。而研华的动态散热系统通过活动的铜/铝锭对发热芯片进行动态导热，能够实现更高效、快速的散热效果。

传统散热系统与研华动态散热系统的对比如下表所示：

	传统散热系统	研华动态散热系统
能适用不同Chip高度	否	是，无需重新设计
热阻值	高	低，活动铜/铝锭通过弹簧产生的下压磅力能有效降低热阻，进而提高热传导效率
振动环境下Chip发生破损或锡裂的风险	高	低，通过振动三轴5G测试
组装公差容忍性	低	高，可缩短组装工时，提高良率并降低成本
CPU DTS对比	119.4°C （如图2所示）	102.2°C （如图3所示）

图2：传统散热系统图3：研华动态散热系统

 典型案例： MIO-5271 Core I 3.5寸主板之散热设计
研华MIO-5271 3.5寸单板电脑采选用高性能I5-4300U 1.9GHz处理器，采用研华动态散热系统简化客户设备的散热设计，并支持无风扇设计。

由于研华动态散热系统在相同接触压力下的热阻值更小、导热效率更高（如图4所示），使得MIO-5271能够适应环境严苛的高温环境。

图4 ：MIO-5271动态散热设计

同时，MIO-5271具有MIOe高速扩展接口，可灵活扩展 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、可灵活扩展的单板电脑。正式采用了动态散热设计，该主板被大量的用在户外的无线电监控，电子警察，轨道交通、通信、运动控制等多种环境恶略，但对性能要求又高的场合.

采用I5 CPU 的MIO-5271在配备动态散热设计的散热片后，产品很轻松的就能通过-40~85°C的宽温设计，而且散热片的体积也可以大大减少。如图5所示，MIO-5271散热片的高度不超过24mm。

图5 ：MIO-5271散热片高度

最后要强调下，研华的动态散热设计取得了国内外多个国家和地区的专利，这也说明该设计是具有创新性、独创性的。

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