Углубленное руководство по радиаторам: принципы, сорта и производство

В мире современной электроники, производительность и долговечность имеют первостепенное значение. В основе обеспечения оба является критическим компонентом, который часто упускают из виду конечным пользователем: радиатор . Будучи лидером в универсальных термических решениях, мы в Winshare Thermal верим в расширение прав и возможностей наших партнеров в знаниях. Winshare будет демистифицировать радиатор, исследуя его фундаментальные принципы, разнообразные формы и сложные процессы, лежащие в основе его создания.

Статья Справочника

• Что именно такое радиатор?

• Как работают устройства теплового управления? Наука охлаждения

• Какие материалы лучше всего подходят для радиаторов?

• Какие разновидности радиаторов существуют?

• Какие производственные процессы создают эти решения?

• Почему настраиваемое тепловое решение является лучшим выбором?

Что именно такое радиатор?

По своей сути теплоотвод - пассивный теплообменник. Его основная функция - рассеивать тепло, генерируемое электронным или механическим устройством в окружающую среду жидкости, обычно воздух или жидкую охлаждающую жидкость. В то время как термин 'радиатор ' часто используется взаимозаменяемо, в электронической промышленности «радиатор », в частности, относится к компоненту, ответственному за процессоры охлаждения (процессоры, графические процессоры), транзисторы силовых, светодиоды и другие высокотемпературные компоненты.

Думайте об этом как о мосту. С одной стороны, у вас есть концентрированный, высокотемпературный источник тепла. С другой стороны, у вас есть более прохладная окружающая среда. Граат -раковина обеспечивает гораздо большую площадь поверхности, создавая эффективный путь для тепловой энергии для перемещения из горячего компонента в окружающую среду, что предотвращает перегрев и сбой компонента. Без эффективного рассеяния тепла у сложных устройств, которые питают наш мир, имели бы значительно более короткие продолжительности жизни и скомпрометированной производительности.

Как работают устройства термического управления? Наука охлаждения

Эффективность радиатора регулируется фундаментальными принципами термодинамики. В игре находятся три основных способа теплопередачи:

1. Проводимость: теплопередача начинается с проводимости. Тепло-генерирующий компонент (например, процессор) находится в прямом контакте с плоским основанием радиатора, часто с тонким слоем теплового материала раздела (TIM) для заполнения микроскопических воздушных зазоров. Тепловая энергия проходит от более горячего компонента в более холодный металл радиатора, так же, как ручка металлической ложки становится горячей, когда остается в чашке чая. Теплопроводность материала радиатора имеет решающее значение на этой стадии.

2. Конвекция: Как только тепло распространилось по всему основу радиатора и в его плавники, конвекция вступает во владение. Повышенная площадь поверхности плавников вступает в контакт с окружающим воздухом. Когда воздух возле плавников нагревается, он становится менее плотным и поднимается. Это движение позволяет более плотному, более плотному воздуху и занять свое место, создавая естественный конвекционный ток, который непрерывно уносит тепло от устройства. Этот процесс может быть значительно улучшен, добавив вентилятор (принудительная конвекция).

3. Излучение: все объекты с температурой выше абсолютной нулевой тепловой энергии в виде электромагнитных волн. Несмотря на то, что это менее доминирующий способ переноса в большинстве электронных применений охлаждения по сравнению с конвекцией, радиатор излучает тепловую энергию в окружающую среду. Поверхностные обработки, такие как анодирование, могут повысить радиационную эффективность радиации.

Какие материалы лучше всего подходят для радиаторов?

Выбор материала - это критическое проектное решение, сбалансировать тепловые характеристики, вес и стоимость. Два наиболее доминирующих материала в отрасли - алюминий и медь.

	Особенность	Алюминиевые сплавы (например, 6063, 6061)	Медь
Теплопроводность	Хорошо (~ 200 Вт/м · к). Отлично подходит для большинства приложений.	Отлично (~ 400 Вт/м · к). Почти вдвое больше алюминия, идеально подходит для мощных применений.
Плотность / вес	Низкий. Примерно одна треть вес меди, что делает его идеальным для чувствительного к весу применений.	Высокий. Значительно тяжелее алюминия.
Расходы	Ниже. Более рентабельно как для сырья, так и для производства.	Выше. Более дорогой материал и может быть сложнее в машине.
Плотная жизнь и механизм	Отличный. Легко экструдировать, обработать и подделан.	Хороший. Более мягкий, чем алюминий, который может представлять проблемы в определенных высоких процессах, таких как Skiving.
Общий вариант использования	Подавляющее большинство радиаторов с воздушным охлаждением для процессоров, светодиодов, источников питания и общей электроники.	Электроника мощности высокой плотности, серверные процессоры или в качестве основного тепла »в гибридных радиаторах.

Какие разновидности радиаторов существуют?

Граативные раковины не являются универсальными. Метод производства диктует дизайн, производительность и стоимость. В Winshare Thermal мы специализируемся на комплексном ассортименте решений для удовлетворения любых инженерных задач.

Экструдированные алюминиевые радиаторы

Это наиболее распространенный и экономичный тип радиатора. Процесс включает в себя протокол нагретую алюминиевую заготовку через форму в форме, чтобы создать длинный профиль с постоянным поперечным сечением. Эти профили затем разрезаются до желаемой длины.

Преимущества: низкая стоимость инструментов, очень повторяемая, отлично подходит для применений средней мощности.
Ограничения: ограниченная плотность плавников и соотношение сторон (отношение высоты плавника к зазору между плавниками) из -за ограничений процесса экструзии.

Сквозь паутины

Процесс Skiving использует специальный режущий инструмент, чтобы точно брить тонкие плавники из твердого блока металла (обычно медь или алюминий). Файфы затем согнуты в вертикальном положении, образуя интегрированный радиатор с высокой плотностью плавников.
Преимущества: создает бесшовный тепловой путь от основания к плавникам, позволяет очень тонким плавникам и высоким соотношениям сторон, что приводит к превосходным тепловым характеристикам в принудительной конвекционной среде.

Ограничения: дороже, чем экструзия; Материал должен быть достаточно мягким, чтобы быть катаниями.

Связанные плавные радиаторы

Для применений, требующих очень больших радиаторов или высоких соотношений сторон, за пределами возможностей экструзии, процесс связанного плавника идеально подходит. Отдельные плавники изготавливаются отдельно, а затем прикрепляются к опорной плите с использованием термической эпоксидной смолы, пайки или нашего процесса FSW создает надежный без пустого сустава с минимальным тепловым сопротивлением. сварки сварки (FSW) .
Преимущества: позволяет создавать очень большие конструкции, высокие плотности плавников и использование разнородных металлов (например, медная основа для проводимости, алюминиевые плавники для снижения веса).

Ограничения: интерфейс между плавником и базой может добавить тепловое сопротивление, хотя такие технологии, как FSW, минимизируют этот эффект.

Холодные патроны

Холодная ковка включает в себя формирование металла при комнатной температуре с использованием экстремального давления. Этот процесс используется для создания сложных трехмерных фигур, таких как круглые или эллиптические плавники. Давление также уточняет структуру зерна металла, улучшая ее теплопроводность.

Преимущества: превосходные тепловые характеристики благодаря структуре зерна материала, позволяет создавать сложные геометрии, такие как штифты, которые эффективны в различных направлениях воздушного потока.

Ограничения: более высокие затраты на инструмент, лучше всего подходят для производства больших объемов.

Какие производственные процессы создают эти решения?

Путешествие от сырья к готовому термическому решению представляет собой многоэтапный процесс, требующий точности и опыта. Он начинается с выбора правильного метода производства - эксплузизии, скрининга, ковки или соединения - основан на тепловых требованиях, пространственных ограничениях и бюджете проекта.

После первичного процесса формирования часто требуется серия вторичных операций. Они могут включать обработку ЧПУ для создания монтажных отверстий, вырезов для компонентов или для достижения жестких допусков. Обработка поверхности также имеет решающее значение. Анодирование обычно применяется к алюминиевым радиаторам для повышения коррозионной устойчивости и повышения радиационного охлаждения. Наконец, строгий контроль качества и тепловые испытания гарантируют, что каждый из них производит радиатор, соответствующий точным спецификациям, необходимым для оптимальной производительности и надежности в полевых условиях.

Почему настраиваемое тепловое решение является лучшим выбором?

В то время как готовые радиаторы могут работать для некоторых приложений, действительно оптимизированный дизайн требует пользовательского подхода. Каждый продукт имеет уникальный тепловой профиль, среду воздушного потока и механический след. Опираясь на общее решение может привести к чрезмерному инжинирированию (трату затрат и пространства) или недостаточной инженерии (риск теплового дросселя и преждевременного отказа).

Как универсальный поставщик тепловых решений, Winshare Thermal партнера с вами от концепции до завершения. Наша экспертиза в области теплового моделирования, разнообразных производственных возможностей (включая передовые методы, такие как FSW), и комплексные собственные тестирование позволяют нам разрабатывать и доставлять радиатор, который идеально подходит для потребностей вашего продукта. Рассматривая всю систему, мы гарантируем, что вы получите наиболее эффективное, надежное и экономически эффективное решение для теплового управления.