Presentazione di base del dissipatore di calore

Con lo sviluppo della tecnologia elettronica, l'efficienza dei componenti elettronici è relativamente migliorata e anche la quantità di calore aumenta.

Per mantenere le normali condizioni di lavoro, un'efficiente dissipazione del calore è molto importante. Il dissipatore di calore per dissipare il calore generato dal funzionamento dei componenti elettrici e migliorare la loro efficienza di lavoro.

Radiatoreè realizzato principalmente in lega di alluminio, ottone o bronzo in forme di piastre, fogli o fogli multipli. Ad esempio, l'unità di elaborazione centrale della CPU nel computer, il tubo di alimentazione e il tubo di linea nel televisore e il tubo dell'amplificatore di potenza nell'amplificatore di potenza utilizzano tutti dissipatori di calore.

Tipi di trasferimento di calore:

1. Convezione naturale: il flusso causato dal campo di temperatura irregolare del fluido senza fare affidamento su forze esterne come pompe o ventilatori.

2. Convezione forzata: convezione di liquidi o gas sotto l'influenza di una forza esterna.

(Dissipatore di calore con ventola)

3. Raffreddamento a liquido:Utilizzare una pompa per far circolare il liquido nel tubo termico e dissipare il calore.

(Piastra di raffreddamento a liquido)

La storia del dissipatore di calore

Come è noto, la temperatura di esercizio delle apparecchiature elettroniche ne determina la durata e la stabilità. Per mantenere la temperatura di funzionamento del PC entro un intervallo ragionevole, è necessario effettuare la dissipazione del calore. Con l'aumento della potenza di calcolo dei PC, il problema del consumo energetico e della dissipazione del calore è diventato sempre più un problema inevitabile.

Le principali fonti di calore nel PC includono CPU, scheda madre, scheda grafica e altri componenti come il disco rigido. Una parte considerevole dell'energia elettrica consumata durante il lavoro verrà convertita in calore. Soprattutto per l'attuale scheda grafica di fascia alta, può facilmente raggiungere i 200 W di consumo energetico e la capacità di riscaldamento dei suoi componenti interni non può essere sottovalutata. Per garantire il suo funzionamento stabile, è più necessario dissipare il calore in modo efficace.

La prima generazione: un'era senza il concetto di dissipazione del calore

Nel novembre del 1995, la nascita della scheda grafica voodoo ha portato la nostra visione nel mondo 3D. Da allora, il PC ha quasi lo stesso livello di capacità di elaborazione 3D degli arcade, creando una vera era della tecnologia di elaborazione 3D. Da allora, lo sviluppo dei chip grafici è andato fuori controllo. La frequenza operativa del core è stata aumentata da 100 MHz a 900 MHz e la velocità di riempimento delle texture è aumentata da 100 milioni al secondo a 42 miliardi al secondo (GTX480). Di fronte a un cambiamento così grande nelle prestazioni, il calore è molto grande.

Alla scheda grafica vengono applicate anche apparecchiature di raffreddamento come raffreddamento ad aria, tubi di calore e chip di refrigerazione a semiconduttore. Oggi presentiamo lo sviluppo e la tendenza delle apparecchiature di raffreddamento delle schede grafiche tradizionali.

Quando la scheda grafica voodoo è stata lanciata per la prima volta, non c'erano dispositivi di dissipazione del calore e i parametri del core erano a nostra disposizione. Rispetto alle attuali schede grafiche mainstream, all'epoca non si parlava di GPU. La potenza di elaborazione del chip principale della scheda grafica è ancora più debole dell'attuale scheda di rete, quindi il calore è quasi pari a zero e non è quasi necessaria la dissipazione del calore.

Seconda generazione - Applicazione del dissipatore di calore

Nell'agosto 1997, NVIDIA è entrata nuovamente nel mercato dei chip grafici 3D e ha rilasciato NV3, ovvero il chip grafico Riva 128. Riva 128 è un core grafico accelerato 2D e 3D a 128 bit con una frequenza core di 60 MHz. Il riscaldamento del nucleo è gradualmente diventato un problema e l'applicazione del dissipatore di calore è entrata ufficialmente nel campo delle schede grafiche.

La terza generazione -- l'arrivo dell'era del raffreddamento ad aria e della dissipazione del calore

Il rilascio di tnt2 è stato come un proiettile pesante sparato nel cuore di 3dfx. La frequenza core è 150MHz, che supporta quasi tutte le funzionalità di accelerazione 3D dell'epoca, incluso rendering a 32-bit, z-buffer a 24 bit, filtro anisotropico, anti aliasing panoramico, mappatura convessa concava hardware, ecc. L'aumento delle prestazioni significa l'aumento del riscaldamento, ma non ci sono grandi progressi nella tecnologia. Viene ancora utilizzato lo spessore di 0,25 micron, quindi il metodo passivo del dissipatore di calore non può più soddisfare i requisiti attuali. La modalità di raffreddamento attiva inizia a essere utilizzata nella scheda grafica.

Il sistema di raffreddamento twinturbo-ii (la ventola di raffreddamento a doppia turbina di seconda generazione completamente coperta), le alette di raffreddamento coprono completamente l'intera scheda grafica. All'avvio, l'aria uscirà e entrerà attraverso due ventole in una direzione, il che può eliminare rapidamente il calore del chip e della memoria video. Inoltre, due ventole con cuscinetti a sfera possono ridurre efficacemente il rumore e la rete metallica di dissipazione del calore ne prolunga la durata.

Sebbene la ventola ad alta velocità sia il modo migliore per risolvere il problema della dissipazione del calore, alcuni amici non sopportano il rumore della ventola mentre si godono i giochi 3D. Fortunatamente, l’applicazione della tecnologia dei tubi di calore risolve proprio questo problema.

È generalmente composto da un blocco di assorbimento del calore centrale, un blocco di assorbimento del calore posteriore, due dissipatori di calore di ampia area e un tubo di calore. Essendo un dispositivo passivo di conduzione del calore, il tubo termico trasferisce rapidamente il calore dalla sezione di assorbimento del calore alla sezione di rilascio del calore attraverso il cambiamento di stato di fase del fluido di lavoro interno, quindi ritorna alla sezione di assorbimento del calore facendo affidamento sulla struttura capillare interna . Va avanti e indietro senza consumo energetico e rumore.

Inoltre, ha una forte capacità di conduzione del calore. Realizza il rapido trasferimento di calore in uno spazio limitato, in modo da aumentare l'area di dissipazione del calore. È un mezzo efficace per migliorare notevolmente l'effetto della dissipazione passiva del calore. Tuttavia, questo metodo di dissipazione del calore presenta ancora degli svantaggi, perché la capacità di dissipazione del calore non è sufficientemente potente e può essere utilizzata solo sulla scheda di fascia media. Se questa tecnologia deve essere utilizzata nella fascia alta, è necessario aggiungere una ventola.

Principio di calcolo della dissipazione del calore

Il metodo generale di dissipazione del calore consiste nell'installare il dispositivo su un dissipatore di calore, il dissipatore di calore dissipa il calore nell'aria e il calore verrà eventualmente dissipato attraverso la convezione naturale.

In generale il flusso di calore (P) dal radiatore all’aria può essere rappresentato come segue:

Nella formula P=HA η △ T

H è la conduttività totale del trasferimento di calore del dissipatore di calore (w/cm2 gradi),

A è la superficie del dissipatore di calore (cm2),

η Per l'efficienza del dissipatore di calore,

△T è la differenza tra la temperatura massima del dissipatore di calore e la temperatura ambiente (gradi).

Nella formula sopra, h è determinato da radiazione e convezione (convezione naturale, convezione forzata e materiale)

η È determinato principalmente dalle dimensioni del materiale e dallo spessore del dissipatore di calore utilizzato. In generale, i materiali con elevata conduttività termica, come l'alluminio (2,12 W/cm² gradi) e il rame (3,85 W/cm² gradi), sono piuttosto scadenti.

η È determinato dal componente del dissipatore di calore. (influenza della struttura del dissipatore di calore)

In una parola, maggiore è la superficie del dissipatore di calore e maggiore è la differenza di temperatura tra il dissipatore di calore e l'ambiente, più efficace è la radiazione termica del dissipatore di calore.

Resistenza al calore

Parametro:

Rt-----Resistenza interna totale, gradi /W

Rtj---- Resistenza termica interna dei dispositivi a semiconduttore, gradi /W

Rtc----- Resistenza termica dell'interfaccia tra il dispositivo a semiconduttore e il dissipatore di calore, gradi /W

Rtf----- Resistenza al calore del dissipatore di calore, gradi /W

Tj----- Temperatura di giunzione del dispositivo a semiconduttore, gradi

Tc----- Temperatura dell'involucro del dispositivo a semiconduttore, gradi

Tf----- Temperatura del dissipatore di calore, gradi

Ta----- Temperatura ambiente, gradi

Pc----- Potenza di servizio dei dispositivi a semiconduttore, W

△Tfa----- Aumento della temperatura del dissipatore di calore, gradi

Formula per il calcolo della dissipazione del calore

Rtf=(Ti-Ta)/Pc-Rti-Rtc

La resistenza termica RFF del dissipatore di calore è la base principale per la selezione del dissipatore di calore. TJ e RTJ sono i parametri forniti dai dispositivi a semiconduttore, PC sono i parametri richiesti dalla progettazione e RTC è reperibile nei libri professionali di progettazione termica.

(1) Resistenza termica totale calcolata Rt:

Rt=(Timax-Ta)/Pz

(2) Calcolare la resistenza termica del dissipatore di calore RTF o l'aumento di temperatura △ TFA

RTF=RTJ - RTC

△Tfa=Rtf × Pc

(3) In base alle condizioni di lavoro del dissipatore di calore (raffreddamento naturale o raffreddamento ad aria forzata), selezionare il dissipatore di calore in base a RT o △ TFA e PC e controllare la curva di dissipazione del calore (curva RTF o linea △ TA) del dissipatore selezionato radiatore. Quando il valore trovato sulla curva è inferiore al valore calcolato viene trovato il dissipatore adatto.

Conduttività termica

Conduttività termica significa, per unità di lunghezza e per K, quanta energia w può essere trasmessa, unità: w / m.

"W" si riferisce all'unità di potenza, "m" rappresenta l'unità di lunghezza metro e "K" è l'unità di temperatura assoluta.

Maggiore è il valore, migliore è la conduttività termica.

AL6063: materiale comune per l'estrusione di alluminio

AL6061: lavorazione CNC del metallo:

AL1100 o AL1050: materiale comune delle alette AL

C1100: materiale comune delle alette in Cu

C1020: materiale comune del tubo termico

ADC12 o ADC 10 o A380: materiale per pressofusione

Classificazione del dissipatore di calore

1. In base al materiale utilizzato si può dividere in:

UN. Dissipatore di calore in alluminio

B. Dissipatore di calore in rame

C. Dissipatore combinato in alluminio ramato

D. Aletta del tubo di calore

2. Secondo il processo di fabbricazione, può essere suddiviso in:

a. Dissipatori di calore estrusi

Si tratta di un eccellente materiale di dissipazione del calore ampiamente utilizzato nella moderna dissipazione del calore, la maggior parte dei produttori utilizza alluminio di alta qualità AL6063-T5, la sua purezza può raggiungere più del 98%, ha una forte capacità di conduzione del calore, bassa densità e basso prezzo, quindi è stato favorito dai principali produttori.

b. Dissipatore di calore per forgiatura e fusione:

Comunemente utilizzata nei LED, la forma: dissipatore di calore con perno arrotondato

c. Dissipatore di calore con alette in AL

Vantaggi: zona di dissipazione del calore (risolve il problema del dissipatore in alluminio estruso, perché l'aletta è troppo densa)

Svantaggi: adatto per la produzione di piccoli lotti, costo elevato (rispetto al dissipatore di calore in alluminio estruso)

d. Dissipatore di calore in rame:

Vantaggi: buone prestazioni di dissipazione del calore, che risolvono il problema dell'estrusione del rame.

Svantaggi: costo elevato, peso elevato, elevata durezza, difficile lavorazione (rispetto ad AL)

g. Dissipatore con inserto in rame

Vantaggi: basso costo e produzione di massa

Svantaggi: struttura

Viene utilizzato principalmente per la CPU del computer. La parte di contatto viene modificata in un blocco di rame. Il rame ha un rapido assorbimento del calore e un'energia di conduzione del calore

Con le caratteristiche di una forza elevata, può portare rapidamente una grande quantità di energia termica generata dal funzionamento della CPU al blocco di rame superficiale e il blocco di rame è strettamente combinato con il dissipatore di calore in alluminio estruso, in modo che una grande quantità di energia termica possa si diffonde rapidamente al dissipatore di calore in alluminio estruso e viene portato via dalla rotazione della ventola.

i. dissipatore di calore incollato

Vantaggi:

Questa tecnologia può essere combinata e abbinata arbitrariamente con alette in rame e alluminio e base in rame e alluminio e può anche evitare efficacemente gli svantaggi della nuova resistenza termica causata dalla conduzione termica irregolare di varie paste di saldatura nel processo di saldatura, il dissipatore di calore di grandi dimensioni può essere prodotto.

Svantaggi:

Consentire ai clienti una maggiore selettività e diversità di soluzioni termiche. Tuttavia, a causa della particolarità della sua lavorazione, il costo della produzione in serie risulta ancora troppo elevato.

Piastra di raffreddamento

Il design della piastra di raffreddamento:

La piastra di raffreddamento è compatta e sottile a forma di piastra, con canali del fluido disposti all'interno, in modo da generare convezione tra il fluido e la piastra di raffreddamento e dissipare il consumo di energia termica dei componenti elettronici ad alta potenza che sulla superficie della piastra di raffreddamento .

Il vantaggio applicativo della piastra di raffreddamento è che può dissipare più calore per unità di area, quindi la struttura del dissipatore di calore può essere miniaturizzata. Lo svantaggio del sistema di raffreddamento è che deve essere utilizzato in un sistema con mezzo fluido, la manutenzione è complessa e l'affidabilità dei componenti è elevata.

Base di progettazione della piastra di raffreddamento ad acqua

P: consumo energetico

Tc, Tj: Tc si riferisce alla temperatura superficiale del dissipatore di calore, Tj si riferisce alla temperatura di giunzione del chip.

Stagno: temperatura di ingresso dell'acqua

Δ TC: aumento della temperatura superficiale del dissipatore di calore, Δ T=(Tc-Tin)/P

Tout: temperatura dell'acqua in uscita

△ TW: aumento della temperatura dell'acqua in ingresso e in uscita, △ TW=Tout-Tin

Ta: temperatura ambiente

Fluido: EGW x%, o PGW x%, o acqua

△ ts: differenza di temperatura di ciascun chip sulla superficie del dissipatore di calore

Pressione: fluido Caduta di pressione

Affidabilità dipiastra di raffreddamento ad acqua

1) Resistenza: il prodotto soddisfa i requisiti per l'uso strutturale

2) Test di mantenimento della pressione: il prodotto soddisfa i requisiti di tenuta in condizioni di funzionamento ad alta pressione nel sistema

3) Test di perdita: il prodotto soddisfa i requisiti di perdita per unità di tempo in determinate condizioni di pressione

4) Requisiti di resistenza alla corrosione: le materie prime utilizzate dal prodotto soddisfano i requisiti di anni di resistenza alla corrosione e assenza di perdite

5) Requisiti di vibrazione: il prodotto soddisfa i requisiti di tenuta in determinate condizioni di vibrazione. E la struttura non viene danneggiata, la tenuta non viene ridotta.

6) Altro, come planarità, rugosità, forza di trazione della vite, precarico della vite, ecc

Tecnologia di elaborazione della piastra di raffreddamento ad acqua:

1) Tipo di canale CNC: CNC (scanalatura) + saldatura ad arco di argon, CNC (scanalatura) + brasatura, CNC (scanalatura) + brasatura sotto vuoto, CNC (scanalatura) + saldatura ad attrito, CNC (scanalatura) + O ring

2) Forma di lavorazione del foro profondo: punta a cannone + saldatura ad argon, punta a cannone + pezzo a torsione + saldatura ad argon, punta a cannone + O-ring, punta a cannone + pezzo a torsione + O-ring

3) Forma di fusione: tubo interrato con fusione per gravità, fusione per gravità + saldatura ad argon · fusione per gravità + brasatura, fusione per gravità + saldatura per brasatura sotto vuoto, fusione per gravità + saldatura con agitazione per attrito

4) Forma di saldatura della bobina: piastra in alluminio CNC + tubo in rame + resina epossidica, piastra in alluminio CNC + tubo in acciaio + resina epossidica, piastra in alluminio CNC + tubo in rame + saldatura a stagno

5) Processo di piastra di raffreddamento ad acqua ultra sottile: saldatura di tubi piatti larghi, saldatura per diffusione di fogli per stampaggio, brasatura di fogli per stampaggio, brasatura sotto vuoto di fogli per stampaggio

6) Forma della piastra dell'acqua estrusa: piastra dell'acqua del foro di shunt dell'array, piastra di raffreddamento ad acqua della batteria ultrasottile

Trattamento della superficie

1. Sabbiatura

La sabbiatura è un metodo che utilizza aria compressa per soffiare via la sabbia di quarzo ad alta velocità per pulire la superficie delle parti. Si chiama anche soffiaggio della sabbia. Non solo rimuove la ruggine, ma rimuove anche l'olio. Per il rivestimento è molto adatto per rimuovere la ruggine sulla superficie dei pezzi; Modificare la superficie della parte; La connessione bullonata ad alta resistenza nella struttura in acciaio è un metodo avanzato. Poiché la connessione ad alta resistenza sfrutta l'attrito tra le superfici del giunto per trasferire la forza, presenta requisiti elevati per la qualità della superficie del giunto. La superficie del giunto dovrà essere trattata con sabbiatura.

La sabbiatura viene utilizzata per forme complesse, facile rimozione manuale della ruggine, bassa efficienza e ambiente di cantiere inadeguato.

La sabbiatrice è dotata di pistole sabbiatrici di varie specifiche. Purché non si tratti di una scatola particolarmente piccola, la pistola può essere messa ad asciugare.

I prodotti di supporto del recipiente a pressione----La testa adotta la sabbiatura per rimuovere la pelle di ossido sulla superficie del pezzo. Il diametro della sabbia di quarzo è 1,5 m~3,5 mm.

Esiste un tipo di lavorazione che utilizza l'acqua come vettore per guidare lo smeriglio per elaborare le parti, che è la sabbiatura.

2.Trattamento superficiale delle leghe di alluminio

1). Processo galvanico della lega di alluminio

A causa delle proprietà chimico-fisiche dell'alluminio e delle sue leghe, la galvanica sulle parti in alluminio è molto più difficoltosa rispetto a quella su substrati in acciaio e devono essere effettuati alcuni trattamenti speciali. Quello che segue è il flusso del processo di galvanica del mozzo della ruota in lega di alluminio dell'automobile

Lucidatura - pallinatura (selettiva) → rimozione della cera ad ultrasuoni → lavaggio con acqua → mordenzatura alcalina e rimozione dell'olio → lavaggio con acqua → mordenzatura con acido (spegnimento) → lavaggio con acqua → immersione di zinco → lavaggio con acqua → dezincificazione → lavaggio con acqua → immersione di zinco → lavaggio con acqua → galvanica nichel scuro → lavaggio con acqua → rame acido brillante I → lavaggio con acqua → lucidatura → rimozione della cera ad ultrasuoni → lavaggio con acqua → rimozione elettrolitica catodica dell'olio → lavaggio con acqua → attivazione → lavaggio con acqua → nichel semilucido → nichel ad alto contenuto di zolfo → nichel lucido → nichel sigillatura → lavaggio con acqua → cromatura → lavaggio con acqua

2). Processo di placcatura senza elettrolisi della lega di alluminio

La nichelatura chimica delle leghe di alluminio è sempre più accettata dai produttori per le sue eccellenti prestazioni. La nichelatura chimica è anche nota come placcatura al nichel-fosforo. La superficie in lega di alluminio (dissipatore di calore del computer, disco rigido, ecc.) adotta il seguente processo

Sgrassaggio chimico a temperatura normale → pulizia con acqua corrente x 2 → sgrassaggio termico → pulizia con acqua corrente x 2 → corrosione alcalina → pulizia con acqua corrente x 3 → decapaggio acido → pulizia con acqua corrente x 2 → immersione primaria dello zinco → pulizia con acqua corrente x 2 → 20% acido nitrico → pulizia con acqua corrente × 3 → immersione secondaria dello zinco → pulizia con acqua corrente x3 → (1-5%) pre immersione con ammoniaca → pre-placcatura nichel chimico → pulizia con acqua corrente x2 → pulizia con acqua pura → fosforo medio nichel chimico brillante o nichel chimico brillante ad alto contenuto di fosforo → pulizia con acqua corrente x3 → passivazione → pulizia con acqua corrente x3 → asciugatura ed asciugatura → ispezione → imballaggio

Il substrato di alluminio sulla superficie di componenti elettronici come i dispositivi a semiconduttore spesso richiede nichelatura chimica e doratura chimica a causa della necessità di saldatura. Il flusso del processo è il seguente:

Sgrassaggio → incisione con alcali → lucidatura → prima immersione di zinco → dezincificazione → soluzione di pretrattamento → seconda immersione di zinco → nichelatura chimica → preimpregnato decapante → doratura chimica → trattamento finale

3. Passivazione

La passivazione consiste nel trattare il metallo in una soluzione di nitrito, nitrato, cromato o dicromato per creare uno strato di pellicola di passivazione cromata sulla superficie del metallo. Viene spesso utilizzato come post-trattamento dei rivestimenti di zinco e cadmio per migliorare la resistenza alla corrosione dei rivestimenti, la protezione dei metalli non ferrosi e l'adesione dei film di vernice.

Processo di passivazione dell'alluminio e delle leghe di alluminio:

Il trattamento cromato dell'alluminio e delle sue leghe permette di ottenere un altro film di conversione chimica completamente diverso dall'anodizzazione. La sua composizione è la stessa della pellicola cromata di zinco e cadmio, che è un composto complesso di cromo.

Differenza tra anodo di alluminio e cromato --- Conduttivo e non conduttivo

Finitura di uso comune del dissipatore di calore in estrusione di alluminio: 1. Pulito 2. Anodizzazione 3. Cromato

Finitura comunemente utilizzata del dissipatore di calore in rame: antiossidazione

4. Nichelatura

Il metodo di placcatura di uno strato di nichel su un metallo o su qualche non metallo mediante metodi elettrolitici o chimici è chiamato nichelatura. La nichelatura comprende la galvanica e la nichelatura chimica.

La galvanica avviene in un elettrolita composto da sale di nichel, sale conduttivo, tampone PH e agente bagnante, per l'anodo viene utilizzato il nichel metallico. Quando viene applicata la corrente continua, sulle parti placcate verrà depositato uno strato di nichelatura uniforme e denso. Dalla soluzione galvanica con brillantante si ottiene il nichel lucido, mentre dall'elettrolita senza brillantante si ottiene il nichel scuro.

La placcatura chimica è anche chiamata placcatura autocatalitica. Il processo specifico si riferisce al processo in cui gli ioni metallici in soluzione acquosa vengono ridotti mediante un agente riducente e precipitati sulla superficie della matrice solida in determinate condizioni. Come definito nella ASTM b374 (American Society for testing and materials), la placcatura autocatalitica è "la deposizione di un rivestimento metallico mediante una riduzione chimica controllata catalizzata dal metallo o dalla lega da depositare". Questo processo è diverso dalla placcatura a spostamento. Il rivestimento può essere ispessito continuamente e anche il metallo placcato ha capacità catalitica.

La nichelatura chimica è comunemente utilizzata nel settore della dissipazione del calore grazie alla buona saldabilità.

Etichetta sexy: Dissipatore di calore Basic Presentiamo, Cina, fornitori, produttori, fabbrica, campione personalizzato e gratuito, prodotto in Cina, Al dissipatore di calore di estrusione, Design del dissipatore di calore della CPU, Disgnante di calore con tubo di calore in rame, Dissipatore di calore di raffreddamento di alta qualità, Dissipatore di calore OEM, Camera di vapore