冷板制造中最大的兩個成本驅動因素是導熱性能要求和年度需求，通常熱工程師和制造工程師很少或根本無法控制。但是，您可以通過了解粗糙度、平整度、硬度、表面形貌、安裝特征和液體連接規格如何影響冷板的成本來降低成本。通過在設計過程的早期讓冷板制造商參與進來，您將能夠確定制造成本驅動因素并選擇最具成本效益的設計。
大多數冷板由鋁制成，但一些新技術使用銅。雖然銅具有更好的導熱性，但鋁的使用頻率更高，因為它通常更便宜、更輕且更易于使用。銅的加工非常困難且昂貴。目前兩種最流行的鋁冷板技術是管狀和真空釬焊（見圖1）。管狀冷板通常是壓入槽槽鋁型材的銅管或不銹鋼管。它們具有優異的成本優勢，并為中低功率密度器件提供良好的散熱解決方案。真空釬焊冷板由兩塊冶金結合在一起的板和內翅片組成。它們有各種尺寸可供選擇，并提供極高的性能，使其成為熱負荷集中應用的理想選擇。管式和真空釬焊冷板技術的工作時間都受到限制。
在上述因素之后，鋁冷板的最大成本驅動因素是加工時間和額外的加工步驟。冷板制造商通常有與加工時間相關的成本，其中包括機器、電源、耗材和維護的折舊成本。因此，冷板在制造設備中放置的時間越長，成本就越高。每個額外的處理步驟都會繼續推高成本。
（1）擠壓件和壓鑄件
為了最大限度地減少加工時間并降低成本，最好盡可能多地使用擠壓和鑄造。擠壓是通過將金屬推過模具以創建具有固定橫截面的物體而產生的。用于新擠出的模具相對便宜，擠出尺寸限制在約 9 英寸（22.86 厘米）寬。擠出壁厚需要相對一致，任何通道或特征都需要筆直。制造商還可以結合使用擠壓和機加工來降低成本。可以對某些特征進行擠壓，然后可以加工更復雜的特征。這將有助于降低擠出成本，前提是您在設計板材時考慮到擠壓特征。另一種選擇是將鑄造和機加工結合起來制造冷板。例如，如果鑄件不夠平整，則需要進行二次操作以使冷板達到所需的平整度規格。通常，擠出或鑄造的最低采購量很高，因此您需要正確的應用來證明使用這些工藝的合理性。擠壓和鑄件都可以從整體上節省大量成本。
（2）表面粗糙度
表面粗糙度（光潔度）可能會增加大量成本，但對性能影響很小。與一些人的看法相反，粗糙度對冷板的熱性能影響相對較小。在大多數應用中，冷板和組件之間的表面接觸小于 10% 或氣隙超過 90%。更光滑的表面只會略微降低氣隙的百分比。典型的機加工冷板的表面光潔度為 32-64 μin （81-163 μcm），這對于大多數應用來說已經足夠了。使用標準加工中心可以將粗糙度降低到 16 μin （41 μcm），但這需要更堅固的夾具，以減少任何潛在的顫振以及加工頭的速度和進給速度較慢。（速度是切削刀頭旋轉的速率，進給是機頭在冷板上移動的速率。降低速度和進給量意味著加工中心時間更長，從而增加成本。
大多數應用在組件或電路板與冷板之間使用熱界面材料 （TIM），以幫助最大限度地減少間隙。TIM 應盡可能薄，因為 TIM 相對較高的熱阻大大掩蓋了具有更光滑表面的任何電導率改進。增加元件或板對冷板的夾緊力也有助于抵消更高的粗糙度，但可能會增加板或元件上的應力。當冷板和組件或電路板升溫時，夾緊應力還會增加熱膨脹系數 （CTE） 失配的影響。
（3）表面平整度
與表面粗糙度相比，表面平整度對冷板熱性能的影響更大，因為如果冷板不平整，接觸面積會大大減小（見圖2）。標準平整度規格為 0.001 英寸/英寸（0.003 厘米/厘米）。因此，在距離測量點一英寸的范圍內，冷板的最低點不會比最高點低 0.001 英寸（0.003 厘米）。如果要求平整度優于 0.001 英寸/英寸（0.003 厘米/厘米），則一種省錢的方法是指定局部平整度，而不是整個板的緊密平整度。例如，如果要在冷板上安裝多個絕緣柵雙極晶體管 （IGBT），并且每個 IGBT 在整個基板上需要 0.001 英寸/英寸（0.003 厘米/厘米），請指定單個 IGBT 的局部平整度，而不是要求整個板非常平坦。
（4）表面形貌
最小化表面形貌對于降低成本也很重要，特別是對于電路板應用。復雜的表面形貌通常需要從厚厚的鋁塊開始，然后加工掉不需要的鋁。這導致原材料成本高，加工時間過長。如果無法消除形貌，則將高度相似的組件捆綁在電路板上可以降低加工要求。
（5）硬度
鑄造、擠壓或真空釬焊冷板在加工后非常柔軟，通常只有 T0 硬度。冷板必須硬化，因為軟鋁很難加工和處理。要從 T0 硬度到 T4，必須對冷板進行熱處理。熱處理過程包括將冷板加熱到 1000°F （538°C），讓它在該溫度下停留約 1 小時/英寸的冷板厚度，然后通過非常快速地冷卻它來對其進行熱沖擊（見圖 3）。冷卻冷板的一種方法是將其直接從爐子中掉出并放入水浴中。要將冷板從 T4 帶到 T6，必須對冷板進行人工老化。這是通過讓冷板在 300°F-400°F （149°C-204°C） 下放置 8-16 小時來實現的。T6 提供了具有高抗拉強度的非常堅硬的冷板，這是軍事和航空航天應用的典型要求。然而，對于大多數應用來說，T4 已經足夠困難了，指定 T6 只會增加不必要的成本。
（6）安裝特點/孔
冷板制造中的另一個成本增加因素是孔的增加。一個孔可能會使冷板的成本增加多達 3 美元。孔增加成本的主要原因之一是不能在流體路徑中打孔。因此，對于管狀冷板，需要在管子上彎曲以容納孔，并且每個彎曲都會增加成本。對于真空釬焊冷板，必須在流體路徑中創建一個島，這也意味著對內部翅片進行電火花加工 （EDM）。這會增加相當多的加工時間，從而增加成本。
對孔的位置和間距的嚴格公差也會推高成本。合理的公差規格為 ±0.005 英寸（±0.013 厘米）。與平整度一樣，盡可能指定局部公差將降低成本。對于孔彼此相距相對較遠的大冷板，公差變得更難保持。原因之一是機床公差隨著機頭移動距離的延長而增加。另一個原因是機加工車間中可能存在高達 18°F （10°C） 的熱梯度，這可能會使冷板膨脹或收縮多達 0.005 英寸（±0.013 厘米）。通孔是最容易指定更嚴格公差的，因為通孔的創建是通過單個刀具操作完成的，而螺紋孔則不那么容易公差，因為制作它們涉及兩個工具。螺旋油是最難公差的，因為該過程需要一個攻絲孔，而螺旋油本身具有公差。所有的公差加起來，使制造起來更難、更昂貴。避免小的攻絲孔也有助于降低成本。4-40 或更小的孔尺寸變得難以攻絲，因為絲錐在鉆孔時可能會斷裂。為了盡量減少這個問題，機器的運行速度必須慢得多。應對冷板嚴格公差要求的一種方法是增加組件或電路板上安裝孔的尺寸。
（7）液體連接
對于液體連接，直螺紋 O 形圈母端口通常效果最好。除了焊接系統外，它還以最低的成本提供最佳密封。管道連接（如 NPT 接頭）無法提供冷板等組件所需的精度。在真空釬焊冷板上，應避免使用外螺紋配件，例如倒鉤或串珠配件，因為它需要其他操作（例如焊接）來連接配件。此外，超出冷板的配件在運輸過程中需要保護，這可能會增加包裝成本。只有在必要時才應使用快速斷開連接，因為它們每對的成本可能高達 750 美元。需要經常更換的冷板或電子設備需要快速斷開。對于已經裝有冷卻液的冷板，也需要它們。對于液體連接，另一個考慮因素是端口公差。通常，傳入的管道具有一定的靈活性。合理的公差介于 ±0.030 英寸（0.076 厘米）和 ±0.060 英寸（0.152 厘米）之間。
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