當(dāng)前的微處理器設(shè)計(jì)趨勢(shì)主要是功率增加、尺寸減小、運(yùn)算速度增加。這樣可以在更小，更快的微處理器中實(shí)現(xiàn)更高的功率。隨著微處理器變得更輕，更小，功能更強(qiáng)大，電子設(shè)備變得輕巧緊湊。不過(guò)微處理器在更小的空間內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量，這使得熱管理解決方案比以前更受到關(guān)注。

更高效的散熱

熱管理的目的是將設(shè)備的溫度保持在適中的范圍內(nèi)，否則，電子設(shè)備將變得更熱，直到發(fā)生故障，從而縮短了電子設(shè)備的使用壽命。

根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，目前的熱管理裝置采用傳統(tǒng)的制造方法制造，例如沖壓，擠壓，鑄造和機(jī)械加工。有多種不同類(lèi)型的熱管理裝置存在，例如熱管，蒸汽室，散熱器，風(fēng)扇或其任何組合。典型的熱管理系統(tǒng)包括熱管和散熱器。熱管和散熱器使用傳統(tǒng)的制造方法制造為單獨(dú)的部件，然后組裝在一起，散熱器與熱管的連接形成了產(chǎn)生熱阻的接頭，從而降低了從熱管到散熱器的熱傳遞能力，并最終降低了裝置的熱傳遞能力。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，微軟正在研究如何通過(guò)3D打印技術(shù)來(lái)改善電子設(shè)備的散熱裝置。3D打印散熱裝置可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化和可定制的散熱解決方案。例如，通過(guò)3D打印技術(shù)可以制造那些傳統(tǒng)制造方法難以加工的緊湊型彎曲形狀和非平面幾何形狀。由于制造的幾何公差要求，傳統(tǒng)制造方法在加工這些散熱裝置的時(shí)候很難滿(mǎn)足帶微處理器的電子設(shè)備內(nèi)的緊密空間的空間狹小的挑戰(zhàn)，而通過(guò)3D打印制造的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱器的連接可以滿(mǎn)足空間狹小帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

構(gòu)成熱管理系統(tǒng)的多個(gè)熱管理裝置還可以作為單個(gè)組件一次性通過(guò)3D打印技術(shù)制造出來(lái)，從而消除使用熱效率低的粘合方法來(lái)連接多個(gè)熱管理裝置，減少了熱管理系統(tǒng)的重量，減小了熱管理系統(tǒng)的整體尺寸。并且通過(guò)3D打印技術(shù)，散熱器的翅片可以具有不同的尺寸和/或形狀，以?xún)?yōu)化效率。

根絕3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，微軟正在開(kāi)發(fā)的這種散熱裝置，具有若干潛在的最終用途，包括應(yīng)用到具有無(wú)源或有源冷卻部件（例如，風(fēng)扇）的任何電子設(shè)備。可以用于個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器計(jì)算機(jī)，平板電腦或其他手持計(jì)算設(shè)備，移動(dòng)計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話(huà)，大型計(jì)算機(jī)或媒體播放器。這種散熱裝置還可以結(jié)合在可穿戴電子設(shè)備中，該設(shè)備可以佩戴在人體上或附著在人體或衣服上。這種可穿戴設(shè)備例如手表、心率監(jiān)視器、活動(dòng)跟蹤器或頭戴式顯示器。

利用改進(jìn)的散熱功能，微軟可以為電子設(shè)備安裝更強(qiáng)大的微處理器，可以設(shè)計(jì)更薄的電子設(shè)備，可以提供更高的處理速度。

更可控的散熱

與現(xiàn)有技術(shù)的制造工藝相比，3D打印的熱管理裝置的公差更小。而且，3D打印的熱管理系統(tǒng)的輪廓可以更好地利用先前浪費(fèi)的空間并將熱側(cè)熱連接到冷側(cè)。換句話(huà)說(shuō)，通過(guò)3D打印所實(shí)現(xiàn)的緊密的彎曲和拐角設(shè)計(jì)可以將原來(lái)傳統(tǒng)制造方法無(wú)法利用的空間充分利用起來(lái)。

熱管或蒸汽室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于相變性能是重要的。影響相變性能的特征包括蒸汽空間和毛細(xì)管特征。蒸汽空間是蒸發(fā)的工作流體行進(jìn)到冷凝器的路徑，并且毛細(xì)管特征是冷凝的工作流體返回蒸發(fā)器的路徑。3D打印的散熱裝置有效利用了整個(gè)系統(tǒng)中的空隙，改善了熱管或蒸汽室的整體性能并改善了動(dòng)力能力，使得毛細(xì)管特征不會(huì)受到破壞機(jī)制的影響（例如塌陷，開(kāi)裂或起皺）。

傳統(tǒng)的制造技術(shù)中，散熱片的部件各自是分開(kāi)的，這些散熱器翅片通過(guò)釬焊或以其他方式附接在熱管或另一表面上。每個(gè)散熱翅片和熱管之間的結(jié)合增加了現(xiàn)有技術(shù)裝置內(nèi)的熱阻，從而降低了熱效率。

3D打印翅片也允許翅片根據(jù)系統(tǒng)幾何形狀和冷卻方法而變化。例如，如果使用主動(dòng)冷卻，則翅片可以被設(shè)計(jì)用于在計(jì)算設(shè)備的高流動(dòng)區(qū)域中的最佳主動(dòng)冷卻效率的形狀，然后被調(diào)諧為對(duì)于通過(guò)計(jì)算設(shè)備的低流動(dòng)區(qū)域中的自然對(duì)流進(jìn)行耗散而言是最佳的狀態(tài)。自然對(duì)流翅片可以被配置為在計(jì)算設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方向上的最佳狀態(tài)。可以將散熱片添加到主散熱部位的頂部和底部。在母板和主要散熱部分之間的區(qū)域中，散熱片的幾何形狀可以是不同的，包括例如具有圓形橫截面的翅片，該翅片的形狀可以隨著距翅片基部的距離而變化，不僅可以具有不同橫截面形狀，還可以帶有通道或管，包括例如正弦波或貝塞爾曲線(xiàn)結(jié)構(gòu)。

毛細(xì)特征可以直接3D打印到相變裝置上，3D打印的毛細(xì)管特征可包括篩芯結(jié)構(gòu)，開(kāi)放通道，覆蓋有篩網(wǎng)的通道，篩網(wǎng)后面的環(huán)，動(dòng)脈結(jié)構(gòu)，波紋篩，其他結(jié)構(gòu)或其任何組合。

此外，根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，微軟所開(kāi)發(fā)的3D打印的翅片可以設(shè)計(jì)成可變密度，使得從處理器到殼體的熱傳遞是可控的。在更靠近發(fā)熱部件的區(qū)域中，翅片可具有低密度/高孔隙率。翅片可以更密集，增加熱傳遞效率。通過(guò)調(diào)節(jié)翅片密度可以為殼體的外表面提供均勻的溫度分布，從而提供更優(yōu)化的熱傳遞。

第一熱交換器可以使用銅，鋁，鈦，金，或者兩種或更多種材料（例如，銅和鋁）的組合進(jìn)行3D打印。第二熱交換器直接3D打印在第一熱交換器上，使得第一熱交換器和第二熱交換器形成單個(gè)連續(xù)組件。 

3D打印釋放了使用傳統(tǒng)制造方法制造先前無(wú)法實(shí)現(xiàn)或不實(shí)的設(shè)計(jì)的潛力。可以以高分辨率和以產(chǎn)品功能為導(dǎo)向的一體化結(jié)構(gòu)散熱器組件的制造。

參考資料：US10054995B2_additive manufactured passive thermal enclosure