实验室工程师知识点分享：谈笔记型电脑的散热,建议技术人员必看！

迈入 3g时代，高功率电子组件的发展与半导体制程技术的进步，促使消费性电子产品的使用，也能够与时尚的生活型态做结合，因而目前许多电子产品皆走向高性能、微小化的趋势。早在1965 年，英特尔 (intel) 公司的创始人之一摩尔先生 (gordon e. moore) 即预测芯片中指令数 (晶体管个数)将呈现每隔 18 个月以两倍数成长的走势。事实上，半导体制程技术已由 1970 年约 1,000 个指令数 (4004processor)，进步至现今约十亿个指令数 (pentium?4processor)；线宽方面，则于二十一世纪初可望进入奈米纪元。

然而，随着芯片性能的大幅提升与电子产品的不断微小化，其单位热通量亦相对地不断增加。

笔记型电脑的散热趋势与需求

「散热问题」，一直是笔记型计算机的技术瓶颈与挑战，其关系到笔记型电脑的整体稳定度与效能评比。目前，笔记型电脑里，常运用于处理器的冷却方法为被动散热(passive cooling method) 和主动散热 (active cooling method) 两种。早期，在pentium 时代，cpu 热耗较低，只要采用散热片和热管 (heat pipe) 的被动散热设计即可满足约略 8w热量的散热需求。然而，在进入 pentium ii，随着热耗持续的升高，intel 在 1999 年指出较新的散热设计为采用热管(heat pipe) 、鳍片 (fin) 及风扇 (fan) 的组合，进行冷却运动。如

热传递原理

谈到笔记型电脑的散热，首先应了解热传递的原理。热的传递方式有「传导」、「对流」及「辐射」，而在不同的环境中，则有不同的传热模式。

气态中，分子由高温区借着碰撞方式将能量传给低能量分子。固态中，金属类主要是以自由电子为传送媒介，将热能由高温区传至低温区，非金属类则主要是利用晶格振动方式传递能量。而在流态中，则利用粒子的运动，此一传递热量的方式，即为通称的「热对流」。若流体运动是藉由温度差所造成的密度变化，以所产生的浮力来带动，称为自然对流(free convection)，若是藉由外在的动力驱动流体运动 (如添加风扇)，让热度消耗度，则称强制对流 (forcedconvection)。
牛顿冷却定律 (newton's law of cooling) 之热对流关系式 (参见

笔记型电脑散热的安全议题

2004 年 12 月，英国 human reproduction期刊针对笔记型电脑被放置于膝上的使用习惯发行一篇研究报告，以 yefim sheynkin博士为首的研究团队藉由自愿性临床实验，把部分男性不孕症归咎于长期在膝上使用笔记型电脑 (此时称为 laptops 更为贴切)的不当习惯。随着笔记型电脑的普及率，该产品势必成为下一代 corporate pc的选择，因此笔记型计算机的散热安全亦成为浮上抬面的讨论议题。

针对笔记型电脑的过热可能导致的烫伤危险 (burn hazard)，安全规范是如何定义与防治呢？en 291-1 定义热危险 (thermal hazards) 为对于人员造成可见的「生理烫伤(burns or scalds)」、或是不可见的高温环境所导致的健康损害；en 291-2则要求在研发人员在设计阶段，必须考虑将危险热源与热喷出物隔离，以禁止人员接触与靠近；而在 en 563中，则更明确的提供人体对于表皮烫伤的极限温度 (superficialpartial thickness burn) 或是 ansic 1055 所定义的一级烫伤 (first degree burn)。

从 ul60950-1 与 iec/ul 60065)所使用的限制值较高，这是因为 en563 所定义的表皮烫伤是属于可恢复性 (reversible)(意即此种伤害可经由人体自行修复)，且使用者并非被强迫性的长期使用。

前述的en 563 所指出的使用者使用行为及时间长短等类似概念，亦被广泛地应用于「风险评估中 (riskassessment)」。由此可知，必须长期曝露 (以每周工时计算)在危险环境中的劳工由于工作所需，相对于一般使用者将弱势许多；而以消费者而言，可藉由教育或经验(例如减少或避免在膝上使用笔记型电脑)，主动避免可能产生的伤害。此外，加强产品安全公众意识 (public awareness)的落实倡导，亦可以减少不必要的伤害，更可促使消费者、厂商与认证单位间对笔记型计算机散热议题的警示，而互动更为紧密。

附注1：
表格字母代号释义：
g = glasses (玻璃)，porcelain (瓷器) 或 ceramics (陶器)；
p = plastics or rubbers (塑料或橡胶)；
w = woods (木材)；
附注 2：
本比较表所采用数据为 en563 的下限 (一级烫伤) 与 iec 60065 中所定义的温带气候