陶瓷散熱片的表麵質量對於其散(sàn)熱性能和整體功能至關重要,以下是需要注意的幾個表麵(miàn)質量問題:

一、平整度
影響因素與重(chóng)要性
陶瓷散熱片在製造過程中,如燒(shāo)結工藝等環節可能會導致表(biǎo)麵不平整。平整度差會使散熱片與發熱源或散熱介質(zhì)之間的接觸麵積減小,接觸熱阻增大,從而(ér)降低散熱效率。例如,當散熱片用於電子設備(bèi)的 CPU 散熱時,如果表麵不平整,CPU 與散熱(rè)片之間就無法緊密貼合,熱量傳遞會受(shòu)到阻礙。
平整度還會影響散熱片之(zhī)間或散熱(rè)片與散熱風扇(shàn)等輔助散熱設備之間的裝配。如果表麵不平,可能會導致裝配間隙不均勻,影響空氣流動(dòng)和散熱效果。
平整度要求與(yǔ)檢測方法
對於陶瓷散熱片,一般要求表麵平整度達到微米級。具體的平整度數值要求根據應用場景的不同而有所差異。在高精度的電子散熱應(yīng)用中,如高(gāo)端服務器 CPU 散熱片,表麵平整度的公差可能要求控製在 ±0.01 - ±0.05mm 之間。
檢測平整度可以使用多種方法。常用的有光學幹涉儀,它通(tōng)過光的幹涉條紋來測量表麵的微觀起伏,能夠精(jīng)確地檢測出表麵的平整度誤差。另外,三坐標測量儀也可以用(yòng)於測量散熱片表麵不同點的高度差,從而評估(gū)平整度。
二、粗糙度
對散熱性能的影響
表麵粗糙度直(zhí)接影響散熱片與周圍介質的熱交(jiāo)換(huàn)效率。較粗糙的表麵會使空(kōng)氣或冷卻液(yè)在其表麵流動時產生更多的湍流,增加熱(rè)對(duì)流的(de)阻力。而光滑的(de)表麵有利於熱(rè)量的快速傳遞,例如在液體冷卻的散熱係統中(zhōng),光(guāng)滑的陶瓷散熱片表麵可以使冷卻(què)液更順暢地流過,提高散熱效果。
粗糙度還與散熱片的表麵(miàn)積有關。適當的粗(cū)糙度可以增加表麵積,在一(yī)定程度上有利於散熱,但如果粗糙度太大,會使實際有效散熱麵積減小,並且容易積聚(jù)灰塵等雜質,影響長期散熱(rè)性能。
粗糙度控製與標準
在陶瓷散熱片的加工過程中,通過研磨、拋光等工(gōng)藝來控製表麵粗糙度。對於一般的電子設備散熱應用(yòng),表麵粗糙度 Ra 通常要求在 0.4 - 1.6μm 之間。在一(yī)些對散熱要求極高的特殊場合,如航天電子設備散熱,表麵粗糙度 Ra 可能會控製在 0.2μm 以下。
可以使用粗糙度儀來測(cè)量陶(táo)瓷(cí)散熱(rè)片的表(biǎo)麵(miàn)粗糙度。粗糙(cāo)度(dù)儀通過觸針在表麵移動,感知表麵微觀輪廓的起伏變化,從而得出粗糙度數值。
三、表麵缺陷
常見缺陷及危害
裂紋:陶瓷散熱片(piàn)表麵出現(xiàn)裂紋是比較嚴重的問題。裂紋可能是由於(yú)在製造過程中的溫度變化過快、材(cái)料內部應力過大或者受到外部機械衝擊等(děng)原因引起的。裂紋會破壞陶瓷的結(jié)構完整性,降低散熱片的機械強(qiáng)度,並(bìng)且可能會導致(zhì)散熱片在(zài)使用過程中(zhōng)進一步損壞,甚(shèn)至完全失效。同時,裂紋還會影響(xiǎng)熱傳(chuán)導路徑,使(shǐ)熱(rè)量不能均勻地傳遞,降(jiàng)低散熱性能。
氣(qì)孔:氣孔是陶瓷燒結過(guò)程中可能出(chū)現的缺陷。表(biǎo)麵氣孔會減少散(sàn)熱片與發熱源或散熱(rè)介質的有效接觸麵積,增加(jiā)熱阻(zǔ)。而且氣孔可能會吸附水(shuǐ)分或其他雜質,在高溫環境(jìng)下,這些(xiē)雜質可能會發生化學反應,腐蝕陶瓷材料,影響散熱片的使用壽命和散熱效果。
雜質顆粒:如果在陶瓷散熱片表(biǎo)麵存在雜質顆粒,如在加工過程中混入的金屬屑、陶瓷粉末等,會影響表麵的平整度和(hé)粗糙度。在散熱過程中,這些雜質顆粒可能會脫落,進入散熱係統的其他部件,造成堵塞或者損壞。
缺陷檢測與預防(fáng)措施
檢測方法:可以使用無損檢測技術來檢查陶瓷散熱(rè)片表麵(miàn)的缺陷。例如,超聲波探傷可以檢測內部裂紋和氣孔(kǒng)等缺陷,通過分析超聲(shēng)波在(zài)材(cái)料內部的反射和傳播情況來確定缺陷的位置和大小(xiǎo)。對於表麵(miàn)缺陷,還可以使用光學顯(xiǎn)微鏡或電子顯(xiǎn)微鏡進(jìn)行觀察,能夠清晰地看到裂紋、氣孔和(hé)雜質顆粒等。
預防措施:在製造過程中,嚴格控(kòng)製原材料的質量,確保陶瓷(cí)原料的純度和粒度符合要求。優化燒結工藝(yì),控製燒(shāo)結溫度、時間和氣氛等參數,減少氣孔的產(chǎn)生和內部應力的積累(lèi)。在(zài)加工和(hé)運(yùn)輸過程中,注意避免散熱片受到機(jī)械損傷(shāng),防止(zhǐ)裂紋(wén)的出現。