在不同的應用中，有關散熱器最佳解決方案的工程決策可能取決於成本和效能。理論上，獲得滿足性能要求的最低成本產品似乎很容易。事實上，客戶在面對高價時往往會選擇改變性能規格（使用不同的晶片）或犧牲部分性能（例如根據情況降級晶片）。
本文比較了幾種基於熱管/均熱板的散熱器的性能和成本指標：
性能：使用FloTHERM CFD軟體包計算散熱器整體性能ΔT。
成本：假設批量夠大，硬模的投資成本不會反映在單價上。此外，單價是相對於最低成本解決方案（1倍、1.1倍等）而言的，因為增加批量大小會降低單位成本。
散熱器設計參數
熱源功率：250瓦
熱源尺寸：30 x 30 mm
最高環境溫度：25度
空氣流量：40 立方英尺/分鐘 (CFM)
冷凝器：卡扣式翅片尺寸 115 * 85 * 65 mm
讓我們從最基本的設計開始，逐漸深入複雜的流程，看看設計對效能和成本有何影響。
1. 鋁基或銅基熱管散熱器
U型鋁底座熱管散熱器
這是熱管散熱器最傳統的設計。四個 U 型熱管焊接到鋁或銅底座上，然後與熱源接觸。熱量必須先穿過底座，然後才能到達熱管。
除了彎曲之外，四根6mm熱管沒有進行任何二次加工，儘管本例中熱管與底座的接觸面積略平坦。
鋁基熱管散熱器的CFD
FloThermal模型顯示散熱器溫度比環境溫度高53.9度（78.9度-25度=參考最高溫度-環境溫度），我們以此溫度作為效能基準，成本基準定義為 1 倍。
如果需要更高的性能，可以使用銅底座代替鋁底座。銅基的導熱係數是鋁基的兩倍，因此銅基的性能提高了2.3度。銅底座設計相比鋁底座增加了5%的成本，重量也略有增加。
2. 直接接觸熱管散熱器散熱器
直接接觸式熱管散熱器
這種設計允許熱源和熱管之間直接接觸，從而消除吸熱底座和接口材料（用於將熱管固定到底座上的焊料）。然而，為了獲得必要的表面光滑度，必須對熱管進行機械加工（二次加工）。
直接接觸式熱管散熱器的CFD
由於熱管與熱源直接接觸，此散熱器設計的性能提升至49.3度，比基準高出4.6度，比使用銅底座的設計高出2.3度。但需要額外加工底座（熱管嵌入凹槽）和熱管加工，是基準設計成本的1.1倍（貴10%）。
3.U型均溫板散熱片
U型均溫板散熱器
此解決方案以單一 U 型均熱板取代了四個 6mm 熱管。在設計上，它最類似於直接接觸式熱管散熱器，兩者都允許熱源CPU與兩相組件直接接觸。選擇這種設計的重要考慮因素是散熱器供應商是否可以製造整合均熱板，因為傳統的兩件式設計無法彎曲成 U 形。
U型均溫板散熱器CFD
與直接接觸式熱管設計相比，VC散熱器方案的效能提升了21.5%（11.6度），而成本僅增加了4.55%。但vc散熱器壁厚的增加導致散熱器重量增加了約75g。
4. 3D均溫板式散熱器
3D均溫板式散熱器
在本設計中，吸熱底板是均熱板，與垂直冷凝器熱管共用蒸汽通道。在製造階段，8根開放式熱管被釬焊到有開口的均熱板中；均熱板與熱源直接接觸，沿XY平面均勻分佈熱量，並透過垂直熱管將熱量分散到翅片上。
具有均熱板的 3D 散熱器的 CFD
這種設計性能最好，但成本較高。相較於其最接近的競爭對手U型vc散熱板設計，其溫度降低了近2度（性能提升4.9%），但價格卻翻倍（提升117%）。
但值得注意的是，該案例並未充分凸顯3D均熱板設計的潛在優勢。隨著所需底板尺寸的增加，此解決方案與 U 型均熱板設計之間的性能差異也隨之增加。
概括
下表顯示，改變散熱器的材料或兩相組件可以實現相當大的性能改進。從標竿鋁基散熱片到3D vc散熱板方案，性能提升了17度，但成本卻增加了150%。
散熱器性能與成本比較
透過將底座更換為導熱性能更強的銅材料或使熱管與熱源直接接觸，可實現約7%-15%的適度性能提升和成本增加（相對基準） 。
考慮到應用參數，具有最佳整體價值的設計可能是均熱板散熱器。雖然比基準價格貴了15%，但性能卻提升了28%（提升了15.2度）。
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