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一、针形翅片散热器的研究背景
随着计算机工业的快速发展，现代社会已成为一个信息网络时代，人们的生活、工作、学习各方面都离不开计算机，且对计算机性能的要求也越来越高。其运行的可靠性和稳定性直接影响着人们的生活，任何一个小元件的损坏甚至会造成无法估量的损失。
然而计算机部件中大量使用集成电路。众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气传到机箱外，完成计算机的散热。 散热器的种类非常多，CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器，这些不同的散热器是不能混用的，而其中最常接触的就是CPU的散热。
根据电子学理论，过热对CPU 的伤害并不是直接伤害CPU（因过热导致的CPU 炸裂例外），而是热所导致的电子迁移现象在损坏CPU 内部的芯片。电子迁移是 50 年代在微电子科学领域发现的一种从属现象，是指因电子的流动所导致的金属原子移动的现象。为此应作好散热工作，保证 CPU 内部的温度不超过80℃。因为CPU内部的温度低于80℃，就不会发生可怕的电子迁移现象。
由于针形翅片散热器采用有效的针形结构和高导热材料，可以提供具有极高容积效率的高效冷却方案。容积效率是散热器的热阻和实际体积的乘积。针形翅片散热器的大表面积、全向针结构和针的球形特性使它们单位体积能耗散极高的热负荷。针形翅片散热器的底面积从0.350.35英寸到7.07.0英寸，高度介于0.15～1.7英寸，可用于冷却表面安装元件、板级元件、电源组件和CPU等器件。
今天的CPU处理能力越来越高，同时功率消耗也急剧增加。而且今天的现代应用需要紧凑的封装和更高的可靠性。CPU针形翅片散热器能提供优秀的冷却方案。举例来说，一个底面积2.52.5英寸、高1.7英寸的针形翅片散热器，采用分冷冷却方式，热阻为0.3℃/W。
在分析现有各种CPU散热片结构特点的基础上，利用ANSYS的用户界面设计语言UIDL(User-InterfaceDesignLanguage)，开发了CPU散热片热分析软件和用户界面，并实现了与ANSYS的集成。利用该软件，用户可方便、快捷地分析各种结构参数对CPU散热片散热性能的影响规律。
散热片的优化过程实际上是一系列的前处理－求解－后处理－优化的循环过程。在满足散热空间约束的前提下，以使散热片中的最高温度值最小化为目标，对散热片结构参数进行优化设计，从而达到提升散热片散热性能的目的。实现的具体过程是在散热片热分析的基础上定义设计变量和目标函数、选择优化算法，在ANSYS环境中利用APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)语言，开发热分析和优化控制功能程序，然后调用ANSYS的优化模块实现散热片的结构参数优化。
二、电子散热的形式
散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中，散热就是热量传递，而热量的传递方式主要有三种：热传导，热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式。比如，CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体（气体或液体）将热带走的热传递方式，在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的强制热对流散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量，日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的，在日常的热量传递中，这三种散热方式都是同时发生，共同起作用的。
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