富威集团推出TTM平板计算机散热解决方案

1万 · 2014-2-28 13:32

富威集团推出TTM平板计算机散热解决方案
富威集团推出TTM平板计算机散热解决方案，其产品主要分两种系列：
一、Mtran系列：此产品优势在于采用铝挤的方式所制成的铝质均温板，这项产品拥有快速的均温效果，而Mtran本体内部为精密微沟槽结构(图1)并内含工作流体－丙酮(Acetone)可以将藉由相变化迅速带走热量，其工作原理如(图2)所示。Mtran制程简单、快速、良率高、导热快(热传导系数K=10000)、可弹性设计(图3)、轻薄(目前Mtran最薄的厚度为0.8t)的优势以及绝佳的性价比，尤其在中高阶(高瓦特数)平板计算机产品应用上更能充分发挥Mtran的优势。
二、Alsateno系列：本体最薄的厚度来到0.5mm，其Qmax约20Watt，ΔT<3℃。并可依照客户的机构尺寸作客制化的尺寸及后段加工，例如打孔、裁切成不同形状等。Alsateno内部为放射状的沟槽，其沟槽表面则覆盖一层薄膜涂层，以做为增加表面毛细力，并内含工作流体－丙酮(Acetone)可以藉由相变化迅速带走热量。其制程类似业界所泛知的CU Vapor Chamber铜均温板制程，分为上盖与下盖两片式，将上下盖密合后再将其本体周围的接合处用特殊技术密合。

就目前平板计算机的兴起，NPD预估2013全球平板(Tablet)出货量突破2亿台，2014年平板计算机出货量将达3.64亿台。随着白热化的商场竞争，各家品牌厂、白牌厂商都想开发具有特色的优势产品，其共通点大都朝向高分辨率／轻薄变形／多核多任务／拆卸可携／影音视讯／触打双控／媒体工作／多工商用。CPU的功耗则随着规格与效能的提升，而随之增加。若是将Memory、Wifi、LTE等较热电子组件考虑进来，系统总功耗则可能来到10~20W。在轻薄的趋势下，要解决如此高功耗的系统散热，亦是散热工程师所面临到的瓶颈与难题。

现有平板CPU多处于单／双核(功耗1~2.5W)，而散热的方式主要有四种：1.石墨片2.铜／铝箔3.复合材热扩散片4.CU／AL Plate。而四核以上或搭载Intel CPU高功耗芯片(功耗5~8W)的散热解法有：1.铜导管散热模块搭配风扇、2.铜导管搭配Shielding(Fanless有造成机壳表面过热的可能)。TTM针对平板市场提供Fanless散热方式为Mtran Thermal Module及Alsateno来取代现有的平板散热解决方案，一方面可以减少成本，另一方面则可以提升散热的性能，已提供给客户最佳性价比的散热解决方案。

(图1) Mtran本体内部为精密微沟槽结构

(图2) 丙酮(Acetone)可藉由相变化迅速带走热量，工作原理如下：

(图3) Mtran可弹性设计。

针对Mtran散热解决方案在平板上的应用加以逐项介绍。内容如下：
一、Mtran in Tablet PC (Ⅰ)
二、Mtran in Tablet PC (Ⅱ)
三、Mtran锁固方式的种类介绍
四、Mtran Shielding
五、碳纤维机壳包覆Mtran解决方案
六、Mtran Chassis
七、Alsateno等。

1万 · 2014-2-28 13:32

一、Mtran in Tablet PC (Ⅰ)
如右下图可以看出，Apple-iPad mini及Microsoft-Surface Pro皆放置一片铝片在Panel与Mainboard之间做为散热用途。而Mtran则取代放置在Panel与PCB之间的Al plate传统散热方式。消费者使用Apple-iPad mini时，对于手掌所接触的机壳表面温度有过热的情况时有所闻。而Microsoft-Surface Pro则搭载双风扇在平板装置上，亦不是明智之举。因此，针对TTM提出由Mtran三片组合而成7.9”与10.6”大小的尺寸来取代铝片，由于Mtran具有迅速均温的效果，快速有效的降低主芯片温度进而降低了机壳表面的温度，以至于不会手持平板时而觉得烫手。

二、Mtran in Tablet PC (Ⅱ)
如果电池与机壳间的空间过小而无法放置Mtran的话，亦可以在Mainboard上方增加一片Mtran直接接触CPU主芯片。如下图所示，主芯片的热传递到Mtran，由Mtran迅速均温后再大面积的将热导到金属机壳，充分的进行散热。

三、Mtran 锁固方式的种类介绍
Mtran的锁固方式主要有四种：1. Mtran化完镍之后与Cu plate(冲压件)用锡膏进回焊炉焊接(Soldering)，再将螺丝与Cu plate锁孔支撑面来进行锁固，如(图4)。 2. Mtran化完镍之后进行客制化裁切与打孔，再与Cu block用锡膏进回焊炉焊接，再将螺丝直接在Mtran本体上打孔处进行锁固，如(图5)。 3. Mtran与弹片化镍后再用锡膏进回焊炉焊接，将螺丝直接在弹片打孔处进行锁固即可，如(图6)。 4. Cu block先与弹片进行卯合，再将Mtran化完镍之后与Cu block(冲压件)用锡膏进回焊炉焊接，再将螺丝直接锁固在弹片打孔处即可，如(图7、8)。另外，亦可以用导热双面胶将Mtran贴附在金属机壳做为锁固的方式之一。

(图4)

(图5)
　

(图6)
　

(图7)　　　　　　　　　　　　　　　　(图8)

四、Mtran Shielding
市面上如Google与ASUS合作的 Nexus 7，Samsung的Galaxy Tab 2.7在主芯片位置增加金属Shielding作为防EMI的用途。由于Mtran本身亦是铝金属，因此可以将Mtran当作均温板与Shielding机构件固定在主板上，Mtran同时兼具散热及防EMI的功用，如下图所示。

五、碳纤维机壳包覆Mtran解决方案
在平板追求轻薄的趋势下，机构的散热空间也逐渐被压缩。以至于只能将Mtran包覆在碳纤维机壳来减少Mtran所占的机构空间。如下(图9)则为仿真主芯片(置中位置)其发热功耗为8W。如下(图10)为热显像所拍摄的温度分布图，明显可以看出热源传递热量给Mtran而Mtran迅速呈现均温的效果，以至于可以有效地将主芯片热源的温度降低。

(图9)

(图10)

六、Mtran Chassis
如下图所示，亦可以将Mtran当作外观机构件兼具散热的用途。

七、Alsateno
可依照客户的机构空间制作客制化的尺寸及后段加工如打孔、裁切成不同形状，如下(图11)所示，Alsateno内部接触热源的地方则为圆柱状，一方面可增加与热源接触面的承受力；另一方面则可作为无方向性的热扩散效果衔接至各个独立放射状的沟槽腔体，其沟槽表面则覆盖一层薄膜涂层，以做为增加表面毛细力，并内含工作流体-丙酮(Acetone)可以藉由相变化迅速带走热量。其制程类似业界所泛知的CU Vapor chamber铜均温板制成，分为上盖与下盖密合，再将其本体周边的缝隙用特殊密合技术密合。下列(图12)为热显像仪(IR)所拍摄到的均温效果，其红、蓝、绿正方形小框架为芯片发热源的位置。

(图11)

(图12)

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