Анализ радиатора

Основы радиатора.

Радиаторы являются одним из важнейших компонентов охлаждения электронного оборудования. Для любого источника тепла, который не может быть должным образом охлажден с помощью собственного проводящего охлаждения и требует более эффективного охлаждения, чем радиатор, требуется радиатор, который отводит тепло от источника тепла и рассеивает его посредством более оптимизированной проводимости или конвекции.

Радиатор в основном состоит из основания и ребер. Основанием обычно является плоская поверхность, которая контактирует с источником тепла и распределяет тепло от горячей точки к ребрам. Ребра можно вырезать или придать им любую геометрическую форму, которая обычно перпендикулярна основанию для распространения тепла. Цель состоит в том, чтобы оптимизировать площадь поверхности радиатора, чтобы большая часть тепла передавалась и рассеивалась.

За редким исключением радиаторы изготавливаются из теплопроводного металла, чаще всего из алюминия. Благодаря теплопроводности 235 Вт/К на метр алюминий легкий и недорогой, что делает его идеальным для более легких и экономичных радиаторов. Медь также является популярным выбором. Хотя медь дороже и тяжелее, она может потребоваться для высокопроизводительных приложений из-за ее высокой теплопроводности 400 Вт/мК.

Наконец, инженеры обычно классифицируют радиаторы как имеющие «естественную» конвекцию или «вынужденную» конвекцию. Радиаторы с естественной конвекцией (пассивные) максимизируют площадь поверхности и проводят тепло без добавления активных компонентов. Радиаторы с принудительной конвекцией (активные) предназначены для использования таких компонентов, как вентиляторы и нагнетатели, которые нагнетают более холодный воздух через ребра, создавая турбулентность и повышая эффективность охлаждения радиатора.

1. Уровень штамповочной доски

Радиаторы на уровне платы могут быть штампованными или экструдированными. Штампованные радиаторы изготавливаются из листового металла, который подвергается прогрессивному процессу штамповки, при котором каждая металлическая штамповка добавляет деталей и функциональности по мере прохождения через штамп. Геометрия штампованных радиаторов разработана для конкретных типов электронных корпусов и обеспечивает оптимальную посадку и функциональность печатной платы. Эти радиаторы могут быть пассивными или активными в зависимости от добавления вентиляторов, которые часто используются для увеличения воздушного потока по всей плате или системе.

Преимущество:

а. Идеально подходят для применений с низким энергопотреблением (0–5 Вт).

б. Опции для быстрой и простой сборки

в. бюджетный

д. Масштабируемая большая емкость

е. Варианты каталога для всех видов упаковки

Недостаток :

а. Не подходит для приложений мощностью выше 5 Вт.

б. Ограничение по размеру, не более 50 мм.

в. Можно использовать только на одном устройстве — нельзя использовать для охлаждения нескольких источников тепла.

2. Экструдированный алюминий

Экструдированный алюминий — один из самых популярных и экономически эффективных методов производства. Размеры экструдированных радиаторов различаются в зависимости от применения: от меньших для приложений на уровне платы до больших для приложений средней мощности. Они могут быть предназначены для пассивного или активного охлаждения в зависимости от формы и расстояния между ребрами. Экструдированные радиаторы на уровне платы часто встречаются в таких корпусах, как BGA и FPGA.

Выбор правильного экструдированного радиатора во многом зависит от желаемого форм-фактора. Экструдированные радиаторы изготавливаются путем создания профильной формы, которая определяет плотность, расстояние и длину ребер, а также высоту и ширину основания. Размягченный алюминий вдавливается в форму, образуя длинный стержень, называемый необработанным стержнем, с тем же профилем и размерами, что и форма. Затем стержни разрезаются на меньшие стержни/прямоугольники стандартной формы или нестандартной длины. Далее они подвергаются механической обработке и отделке для создания индивидуальных радиаторов. Этот процесс быстрый, экономичный и масштабируемый; Вот почему многие люди при поиске решения в первую очередь рассматривают экструдированные радиаторы.

Преимущество:

а. Идеально подходит для приложений с низкой и средней мощностью.

б. Быстро и экономически эффективно

в. Масштабируемая большая емкость

д. Простая настройка

е. Цельная конструкция с ограниченным термическим сопротивлением.

Недостаток:

а. Не подходит для приложений с высокой мощностью.

б. Ограничения по размеру: не более 23 дюймов в ширину и 47 дюймов в длину.

в. Ограничения на отделку для больших размеров

3. Радиатор с ребристым ребром

Зачистка — это метод обработки материалов, изготовленных из цельного куска металла, при котором слои срезаются с верхней части основания. Слои складывают перпендикулярно основанию, и процесс периодически повторяется для создания ребер. Цельная конструкция снижает термическое сопротивление, поскольку между ребрами и основанием нет швов или материала. Этот процесс также обеспечивает высокую плотность ребер и их тонкую геометрию, что приводит к увеличению площади поверхности радиатора и улучшению характеристик теплопередачи.

В отличие от экструдированных радиаторов, радиаторы со срезанными ребрами не требуют использования инструментов и выполнения нескольких этапов; вместо этого они используют режущий инструмент, что приводит к снижению затрат на оснастку, повышению гибкости проектирования и ускорению создания прототипов.

Преимущество:

а. Более эффективное охлаждение и лучшая производительность

б. Тонкие ребра и высокая плотность ребер

в. Сокращение затрат на пресс-форму

д. Экономичное производство меди

Недостаток:

а. Не подходит для приложений с высокой мощностью.

б. ограничение размера

в. Тонкие плавники могут быть более хрупкими

д. Не подходит для больших объемов

4. Склеенный ребро и паяный ребристый радиатор.

Радиатор со связанными ребрами представляет собой сборку, состоящую из экструдированного или обработанного на станке основания с канавками или желобами и ребер, которые соединены теплопроводящим клеем, обычно кольцевым кислородно-кислородным связующим или сварочным соединением. Чтобы улучшить структурную целостность и тепловые характеристики, эти конструкции иногда паяют для улучшения термического и механического соединения.

Ребра обычно штампуются из рулонной заготовки или вырезаются из тонкого листового материала, а основание обычно экструдируется, отливается под давлением или подвергается механической обработке. Основания также могут включать дополнительную тепловую интеграцию, например встроенные тепловые трубки или испарительные камеры, для еще большей производительности. Поддерживая большее количество и более длинные ребра и дополнительную настройку, склеенные радиаторы обеспечивают более высокую производительность и большую площадь поверхности при меньших габаритах.

Преимущество:

а. Меньшая занимаемая площадь, идеально подходит для приложений с ограниченным пространством

б. Высокие тепловые характеристики

в. Подходит для принудительной конвекции, нет ограничений по длине воздушного потока.

д. Близкое расстояние между ребрами

е. Высокое соотношение сторон плавника

ф. Простота интеграции и высокая гибкость конструкции

г. Сокращение затрат на пресс-форму

Недостаток:

а. Не подходит для применений с высокой вибрацией или ударами.

б. Его нельзя использовать, если требуется, чтобы тепловое сопротивление было ниже 0,01°C/Вт.

5.Радиоотвод на молнии

Набор ребер молнии состоит из ряда отдельных штампованных ребер из листового металла, которые складываются и застегиваются вместе с помощью функции блокировки. Длина ребер и зазоры варьируются в зависимости от штампа. Ребра можно закрыть, образуя ребристые каналы, или оставить открытыми для разнонаправленного потока воздуха в зависимости от требований применения. Пакеты ребер часто привариваются, паяются или покрываются эпоксидной смолой к основанию радиатора или тепловой трубке для достижения полной термической сборки. Соединение верхнего и нижнего ребер повышает механическую стабильность и делает радиатор более долговечным. Пакеты ребер молнии обеспечивают высокую степень гибкости конструкции и могут использоваться в высокоинтегрированных решениях с использованием ряда технологий: от встроенных и транспортных тепловых трубок и паровых камер до вентиляторов и крупных систем.

Преимущество:

а. Высокие тепловые характеристики

б. Идеально подходит для принудительной конвекции.

в. Простота интеграции и высокая гибкость конструкции

д. Сокращение затрат на пресс-форму

е. меньший вес

ф. Может использоваться для повышения эффективности тепловых трубок.

г. Улучшение механической целостности

Недостаток:

Некоторые ограничения требований к низкому термическому сопротивлению

6. Складные плавники

Сложенные ребра изготавливаются путем складывания металлических листов для создания различных геометрических форм с большей площадью поверхности. Хотя эти ребра можно использовать в различных технологиях, включая пластины с жидкостным охлаждением; они часто прикрепляются или припаиваются к основанию, образуя радиатор.

Преимущество:

а. Увеличенная площадь поверхности и эффективность плавников.

б. Высокая плотность теплового потока

в. Больше вариантов материалов

д. легкий вес

Недостаток:

а. Лучше всего, когда воздух подается непосредственно в радиатор.

б. Может повлечь за собой более высокие затраты

7.Радиатор для литья под давлением

Литой радиатор представляет собой цельную конструкцию. Они в первую очередь предназначены для крупносерийного производства в приложениях, чувствительных к весу, требующих превосходного качества поверхности или имеющих очень сложную геометрию. Эти решения достигаются путем заливки теплопроводного сплава в специальную форму почти идеальной формы, а затем легкой механической обработки и финишной обработки для получения конечного продукта.

Преимущество:

а. Идеально подходит для больших объемов и высокопроизводительных приложений.

б. Подходит для сложной геометрии.

в. Низкое или полное отсутствие термического сопротивления

Недостаток:

Высокая первоначальная стоимость разовой формы

Что касается разнообразных радиаторов, Winshare Thermal Energy располагает профессиональными возможностями настройки и разнообразными рынками приложений, а также может настраивать охлаждающие продукты для различных систем для клиентов. А пока мы учтем множество факторов при проектировании радиатора и продолжим оптимизировать и совершенствовать конструкцию радиатора. Если у вас есть какие-либо вопросы о радиаторах или вам нужно решение для охлаждения, подходящее для вашего бизнеса, оставьте комментарий или свяжитесь с Winshare по электронной почте.