IT產品導熱與散熱漫談專輯系列(四) 降溫新觀念：除了導熱還要散熱！ 如何解決電腦、遊戲機過熱當機？

冠品101202

文續接系列(三)
傳統FR4玻纖電路板確實是個價廉物美的基板，但卻有點像個遲暮美人無法應付英雄的需要。英雄指的就是現在高功率要求的電腦、遊戲機、輕薄型筆記型電腦的高溫散熱需求。從電路板上的電解電容這個關鍵性被動元件來看，操作溫度一高過限制它就爆漿，即使廠商改用單價更高的日系固態電容也一樣無解。電容的封裝就好像電池一樣，鋁殼封好電荷與絕緣材料，外殼先給它陽極處理接著還要包上一層塑膠膜。這樣不就又回到老問題，熱沒有散出去，久了當然會受不了爆出來! 新散熱材料軟陶瓷散熱漆可以當成封裝後的保護材，不但可保護電容不受氧化，還有散熱的功能。其次是FR4玻纖電路板熱源多來自於元件，但蓄熱多存在於PCB表層下的玻纖布介質層。傳統FR4玻纖銅箔壓合基板，在電腦元件溫度越來越高，面臨散熱的瓶頸，惟有改變散熱材料及製程才能解熱。其理在於玻纖布本身無法傳導熱度，傳統製程基板中的玻纖布介質層卻把熱封閉在板材內而積熱，勉強透過鑽孔傳導到FR4 PCB表層，又被PCB塗佈在表面的硬質防焊油墨(俗稱綠漆)蓋住了，這種硬質防焊油墨(俗稱綠漆)也是無法有效散熱，它把勉強發散上來的熱度封鎖在PCB表層之下。
基板無法有效散熱原因

所以我們做個整體熱阻來檢討，傳統FR4電路板的板材本身導熱性不佳，表層硬質油墨無法散熱，電解電容散熱被陽極處理及塑膠皮封住，CPU、GPU、Chipset使用會固化失去導熱性的散熱錫膏、散熱鰭片也被陽極處理干擾到散熱、每一個製程或所使用的材料，都因為散熱性不佳，反而變成一層又一層的熱阻抗，整體的熱阻抗一高，再好的導熱材料也無法有效散熱。各位想想，如果一條高速公路鋪的又寬又平，公路上的車子都是法拉利、藍寶堅尼的高速跑車、這條公路無速度限制、每輛跑車都開到極速。但是跑車最終還是要從交流道下來，如果交流道做的又窄又小路又不平，每輛跑車都要減速慢行，結果就造成交流道擁塞回堵到高速公路上，讓整個車流都變慢了。以上這個比喻就可以把高速公路跟跑車當成是導熱係數，交流道當成是散熱係數、散熱材料、散熱製程。導熱特性再好、碰到散熱不好熱阻高，再好的設計也沒用。

藉由對的散熱材料達到整體降溫效果

整體最新研發的解法是將玻纖布介質層改為可快速均溫的材料，讓基板板材內的熱度一層層的傳導出來，再把FR4 PCB表層硬質防焊油墨(俗稱綠漆)，改為軟質散熱型防焊油墨，讓傳導出來的熱度由表層發散出去，達到散熱降溫的效果。如果進一步的把傳統散熱錫膏改成不會揮發固化的微粘性軟陶瓷散熱膏，固態電容與散熱鰭片與電解電容不要作陽極處理，改用軟陶瓷散熱漆保護，都可以讓整體熱阻有效下降，讓系統運作的效率更好更快!

冠品化學研發部主管葉聖偉博士表示，微黏性軟陶瓷導熱膏、軟陶瓷導熱膠膜、軟陶瓷散熱漆、以及散熱型軟質防焊油墨，都是以整體散熱關念所研發出的最新散熱材料。應用在電路板上的固態電容、發熱與散熱元件的接著、FR4玻纖板的介面層與表層，都能全面而且整體的為系統降溫。新的材料與新製程工法並不代表成本的上升，因為產品的效率與品質的提升，會產生更高的附加價值，更能為廠商建構出更高的技術競爭門檻，為彼此共創雙贏的新局面。

本文作者：台大留美學人葉聖偉博士，曾任美商3M明尼蘇達州總部研發主管，在高分子化學領域浸淫甚久，回台後也被各大學院校邀約授課。冠品化學是台灣油墨業第一家突破日系廠商，首先研發出軟板油墨的廠商。近年來以LED背光油墨、軟陶瓷散熱漆、等獨特產品享有名聲。(徐漢高●整理)