Heat Sink Basic Introduser

Med utviklingen av elektronisk teknologi er effektiviteten til elektroniske komponenter relativt forbedret, og varmemengden øker også.

For å opprettholde normale arbeidsforhold er effektiv varmeavledning ganske viktig. Kjøleribben for å spre varmen som genereres ved driften av elektriske komponenter og forbedre deres arbeidseffektivitet.

Kjøleribbeer for det meste laget av aluminiumslegering, messing eller bronse i plate-, ark- eller flere arkformer. For eksempel bruker CPU-sentralen i datamaskinen, strømrøret og linjerøret i TV-apparatet, og effektforsterkerrøret i effektforsterkeren alle kjøleribber.

Typer varmeoverføring:

1. Naturkonveksjon: strømmen forårsaket av væskens ujevne temperaturfelt uten å stole på eksterne krefter som pumper eller vifter.

2. Kraftkonveksjon: Konveksjon av væske eller gass under påvirkning av ytre kraft.

(kjøleribben med vifte)

3. Væskekjøling:Bruk en pumpe til å sirkulere væsken i varmerøret og spre varmen.

(Væskekjøleplate)

Historien om kjøleribbe

Som kjent bestemmer driftstemperaturen til elektronisk utstyr dets levetid og stabilitet. For å holde arbeidstemperaturen til PC innenfor et rimelig område, må varmeavledning utføres. Med forbedringen av PC-datakraften har problemet med strømforbruk og varmespredning i økende grad blitt et uunngåelig problem.

De viktigste varmekildene i PC inkluderer CPU, hovedkort, grafikkort og andre komponenter som harddisk. En betydelig del av den elektriske energien som forbrukes under arbeidet vil bli omdannet til varme. Spesielt for det nåværende avanserte grafikkortet kan det lett nå 200W strømforbruk, og varmekapasiteten til de interne komponentene kan ikke undervurderes. For å sikre stabil drift er det mer nødvendig å spre varme effektivt.

Den første generasjonen - en epoke uten begrepet varmespredning

I november 1995, førte fødselen til voodoo-grafikkortet vår visjon inn i 3D-verdenen. Siden den gang har PC nesten samme nivå av 3D-behandlingsevne som arkade, og skaper en ekte æra av 3D-behandlingsteknologi. Siden den gang har utviklingen av grafikkbrikker vært ute av kontroll. Kjernearbeidsfrekvensen er økt fra 100MHz til 900MHz, og teksturfyllingshastigheten har steget fra 100 millioner per sekund til 42 milliarder per sekund (GTX480). I møte med en så stor endring i ytelsen er varmen veldig stor.

Kjøleutstyr som luftkjøling, varmerør og halvlederkjølebrikke er også påført grafikkortet. I dag, la oss introdusere utviklingen og trenden til vanlig grafikkortkjøleutstyr.

Da voodoo-grafikkortet først ble lansert, var det ingen varmeavledningsfasiliteter, og parametrene på kjernen ble utsatt for oss. Sammenlignet med det nåværende ordinære grafikkortet, var det ingen ord om GPU på den tiden. Behandlingskraften til hovedkjernebrikken på grafikkortet er enda svakere enn det nåværende nettverkskortet, så varmen er nesten null, og det er nesten ikke behov for varmespredning.

Andre generasjon - Påføring av kjøleribbe

I august 1997 gikk NVIDIA inn på 3D-grafikkbrikkemarkedet igjen og ga ut NV3, det vil si Riva 128-grafikkbrikke. Riva 128 er en 128bit 2D- og 3D-akselerert grafikkjerne med en kjernefrekvens på 60MHz. Oppvarmingen av kjernen har gradvis blitt et problem, og bruken av kjøleribbe har offisielt gått inn i feltet for grafikkort.

Tredje generasjon -- ankomsten av epoken med luftkjøling og varmespredning

Utgivelsen av tnt2 var som en tung kule skutt inn i hjertet til 3dfx. Kjernefrekvensen er 150MHz, som støtter nesten alle 3D-akselerasjonsfunksjoner på det tidspunktet, inkludert 32-bitgjengivelse, 24-biters z-buffer, anisotropisk filtrering, panoramisk anti-aliasing, konveks konkav maskinvarekartlegging, osv. Ytelsesforbedringen betyr økning av oppvarming, men det er ingen store fremskritt innen teknologi. 0,25 mikron brukes fortsatt, så den passive metoden for kjøleribbe kan ikke lenger oppfylle gjeldende krav, Aktiv kjølemodus begynner å bruke i grafikkort.

Kjølesystemet twinturbo-ii (den andre generasjonen fullt dekket kjølevifte med dobbel turbin), kjølefinnene dekker hele grafikkortet. Ved start vil luften gå ut og inn gjennom to vifter i én retning, noe som effektivt kan ta bort varmen fra brikken og videominnet raskt. Dessuten kan to kulelagervifter effektivt redusere støy, og metallets varmeavledningsnett gjør levetiden lengre.

Selv om høyhastighetsviften er den beste måten å løse varmespredningsproblemet på, tåler noen venner ikke støyen fra viften mens de nyter 3D-spillene. Heldigvis løser bruken av varmerørteknologi bare dette problemet.

Den er vanligvis sammensatt av kjernevarmeabsorpsjonsblokk, tilbakevarmeabsorpsjonsblokk, to kjøleribber med stort område og et varmerør. Som en passiv varmeledningsanordning overfører varmerøret raskt varmen fra varmeabsorpsjonsseksjonen til varmefrigjøringsseksjonen gjennom fasetilstandsendringen til det indre arbeidsfluidet, og returnerer deretter til varmeabsorpsjonsseksjonen ved å stole på den indre kapillærstrukturen . Den sykler frem og tilbake uten strømforbruk og støy.

Dessuten har den sterk varmeledningsevne. Den realiserer den raske varmeoverføringen i et begrenset rom, for å øke varmespredningsområdet, Det er et effektivt middel for å forbedre effekten av passiv varmespredning. Imidlertid har denne varmespredningsmetoden fortsatt ulemper, fordi varmespredningskapasiteten ikke er sterk nok og kan kun brukes på midtkortet. Hvis denne teknologien skal brukes i high-end, må en vifte legges til.

Prinsipp for beregning av varmeavledning

Den generelle metoden for varmeavledning er å installere enheten på kjøleribben, kjøleribben sprer varmen ut i luften, og varmen vil etter hvert bli spredt gjennom naturlig konveksjon.

Generelt sett kan varmestrømmen (P) fra radiatoren til luft representeres ved følgende:

I formelen P=HA η △ T

H er den totale varmeoverføringsevnen til kjøleribben (w/cm2 grad),

A er overflatearealet til kjøleribben (cm2),

η For varmeavledereffektivitet,

△T er forskjellen mellom maksimumstemperaturen til kjøleribben og omgivelsestemperaturen (grad).

I formelen ovenfor er h bestemt av stråling og konveksjon (naturlig konveksjon, tvungen konveksjon og materiale)

η Det bestemmes hovedsakelig av materialstørrelsen og tykkelsen på kjøleribben som brukes. Generelt sett er materialer med høy varmeledningsevne, som aluminium (2,12w / cm² grad) og kobber (3,85w/cm² grad) ganske dårlig.

η Bestemmes av komponenten til kjøleribben. (påvirkning av kjøleribbestruktur)

Kort sagt, jo større overflatearealet til kjøleribben er og jo større forskjellstemperatur mellom kjøleribben og omgivelsestemperaturen, gjør varmeutstrålingen til kjøleribben mer effektiv.

Varme motstand

Parameter:

Rt-----Total intern motstand, grad /W

Rtj---- Intern termisk motstand til halvlederenheter, grad /W

Rtc----- Termisk motstand mellom halvlederenhet og kjøleribbe, grad /W

Rtf----- Varmemotstand til kjøleribbe, grad /W

Tj----- Halvlederenhetskrysstemperatur, grad

Tc----- Halvlederenhetsskalltemperatur, grad

Tf----- Varmeavledertemperatur, grad

Ta----- Miljøtemperatur, grad

Pc----- Tjenestekraft for halvlederenheter, W

△Tfa----- Temperaturøkning i kjøleribben, grad

Formel for beregning av varmespredning

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

Den termiske motstanden RFF til kjøleribben er hovedgrunnlaget for valg av kjøleribbe. TJ og RTJ er parametrene som leveres av halvlederenheter, PC er parametrene som kreves av design, og RTC kan finnes i fagbøkene for termisk design.

(1) Beregnet total termisk motstand Rt:

Rt=(Timax-Ta)/Pc

(2) Beregn varmeavlederens termiske motstand RTF eller temperaturstigning △ TFA

RTF=RTJ - RTC

△Tfa=Rtf × Pc

(3) I henhold til arbeidsforholdene til kjøleribben (naturlig kjøling eller tvungen luftkjøling), velg kjøleribben i henhold til RT eller △ TFA og PC, og kontroller varmeavledningskurven (RTF-kurve eller △ TA-linje) til den valgte kjøleribbe. Når verdien som er funnet på kurven er mindre enn den beregnede verdien, blir den passende kjøleribben funnet.

Termisk ledningsevne

Termisk ledningsevne betyr i per lengdeenhet og per K, hvor mye w energi som kan overføres, enhet: w/m.

"W" refererer til kraftenheten, "m" representerer lengdeenheten meter, og "K" er den absolutte temperaturenheten.

Jo større verdi, jo bedre varmeledningsevne.

AL6063: Vanlig materiale for aluminiumsekstrudering

AL6061: CNC-bearbeiding av metall:

AL1100 eller AL1050: AL fin vanlig materiale

C1100: Cu fin vanlig materiale

C1020: Vanlig materiale av varmerør

ADC12 eller ADC 10 eller A380: Trykkstøpemateriale

Klassifisering av kjøleribbe

1. I henhold til materialet som brukes, kan det deles inn i:

en. Aluminium kjøleribbe

b. Kobber kjøleribbe

c. Kobber aluminium kombinert kjøleribbe

d. Varmerørfinne

2. I henhold til produksjonsprosessen kan den deles inn i:

a. Ekstruderte kjøleribber

Dette er et utmerket varmeavledningsmateriale som er mye brukt i moderne varmeavledning, de fleste produsentene bruker AL6063-T5 høykvalitetsaluminium, renheten kan nå mer enn 98 %, den har sterk varmeledningskapasitet, lav tetthet og lav pris, så den har blitt foretrukket av store produsenter.

b. Smiing og støping av kjøleribbe:

Vanlig brukt i LED, formen: kjøleribbe med avrundet pinne

c. AL skiving fin kjøleribbe

Fordeler: varmeavledningsområde (løser problemet med ekstrudert kjøleribbe i aluminium, fordi finnen er for tett)

Ulemper: Egnet for produksjon av små partier, høye kostnader (sammenlignet med ekstrudert kjøleribbe av aluminium)

d. Kobberskjærende kjøleribbe:

Fordeler: god varmeavledningsytelse, som løser problemet med kobberekstrudering.

Ulemper: høye kostnader, tung vekt, høy hardhet, vanskelig å behandle (i forhold til AL)

g. Varmeavleder med innsats kobber

Fordeler: lav pris og masseproduksjon

Ulemper: struktur

Den brukes mest for datamaskin-CPU. Kontaktdelen endres til kobberblokk. Kobber har rask varmeabsorpsjon og varmeledningsenergi

Med egenskapene til sterk kraft kan den raskt bringe en stor mengde varmeenergi generert av CPU-drift til overflatekobberblokken, og kobberblokken er tett kombinert med den ekstruderte aluminiumskjøleren, slik at en stor mengde varmeenergi kan raskt diffundere til den ekstruderte aluminiumskjøleribben og bli tatt bort ved rotasjon av viften.

i. bundet kjøleribbe

Fordeler:

Denne teknologien kan kombineres vilkårlig og matches med kobber- og aluminiumsfinner og kobber- og aluminiumsbase, og kan også effektivt unngå ulempene med ny termisk motstand forårsaket av ujevn varmeledning av forskjellige sveisepastaer i sveiseprosessen, kjøleribben i stor størrelse kan være produsert.

Ulemper:

Få kundene til å ha mer selektivitet og mangfold av termiske løsninger. På grunn av det spesielle ved behandlingen, er kostnadene ved masseproduksjon fortsatt for høye.

Kjøleplate

Utformingen av kjøleplaten:

Kjøleplaten er en kompakt og tynn plateformet, med væskekanaler anordnet på innsiden, for å generere konveksjon mellom væsken og kjøleplaten og spre det termiske strømforbruket til høyeffekt elektroniske komponenter som på overflaten av kjøleplaten .

Bruksfordelen med kjøleplate er at den kan spre mer varme per arealenhet, slik at kjøleribbenstrukturen kan miniatyriseres. Ulempen med kjølesystem er at det må brukes i systemet med flytende medium, vedlikeholdet er komplekst, og påliteligheten til komponentene er høy.

Designgrunnlag for vannkjøling

P: strømforbruk

Tc, Tj: Tc refererer til overflatetemperaturen til kjøleribben, Tj refererer til temperatur på sponkrysset.

Tinn: Vanninnløpstemperatur

Δ TC: Overflatetemperaturøkning av kjøleribbe, Δ T=(Tc-Tin)/P

Tout: utløpsvanntemperatur

△ TW: temperaturøkning på inn- og utløpsvann, △ TW=Tout-Tin

Ta: Omgivelsestemperatur

Væske: EGW x%, eller PGW x%, eller vann

△ ts: Temperaturforskjell for hver brikke på kjøleribbens overflate

Trykk: væske Trykkfall

Pålitelighet avvannkjøleplate

1) Styrke - produktet oppfyller kravene til strukturell bruk

2) Trykkholdetest - produktet oppfyller kravene til tetting under høytrykksdrift i systemet

3) Lekkasjetest - produktet oppfyller kravene til lekkasje per tidsenhet under visse trykkforhold

4) Krav til korrosjonsbestandighet - råvarene som brukes av produktet oppfyller kravene til mange års korrosjonsbestandighet og ingen lekkasje

5) Vibrasjonskrav - produktet oppfyller kravene til tetting under visse vibrasjonsforhold. Og strukturen er ikke skadet, tettheten reduseres ikke.

6) Annet, for eksempel flathet, ruhet, skruetrekkkraft, skrueforspenning, etc

Behandlingsteknologi for vannkjøleplate:

1) CNC-kanaltype: CNC (rilling) + argonbuesveising, CNC (rilling) + lodding, CNC (rilling) + vakuumlodding, CNC (rilling) + friksjonsrørsveising, CNC (rilling) + O-ring

2) Behandlingsform for dype hull: pistolbor + argonsveising, pistolbor + vridningsstykke + argonsveising, pistolbor + O-ring, pistolbor + vristykke + O-ring

3) Støpeform: gravitasjonsstøping nedgravd rør, gravitasjonsstøping + argonsveising · gravitasjonsstøping + lodding, gravitasjonsstøping + vakuumloddsveising, gravitasjonsstøping + friksjonsrørsveising

4) Spolesveiseform: CNC aluminiumsplate + kobberrør + epoksy, CNC aluminiumsplate + stålrør + epoksy, CNC aluminiumsplate + kobberrør + tinnsveising

5) Ultratynn vannkjøleplateprosess: bred flatt rørsveising, stemplingsark diffusjonssveising, stemplingsarklodding, stemplingsark vakuumlodding

6) Ekstrudert vannplateform: array shunt hull vannplate, ultratynn batteri vannkjøleplate

Overflatebehandling

1. Sandblåsing

Sandblåsing er en metode som bruker trykkluft for å blåse ut kvartssand med høy hastighet for å rense overflaten for deler. Det kalles også sandblåsing. Det fjerner ikke bare rust, men fjerner også olje. For belegg er den veldig egnet for å fjerne rust på overflaten av deler; Endre overflaten på delen; Den høyfaste boltforbindelsen i stålkonstruksjon er en avansert metode. Fordi den høyfaste forbindelsen bruker friksjonen mellom fugeflatene til å overføre kraft, stiller den høye krav til kvaliteten på fugeflaten. Fugeflaten skal behandles med sandblåsing.

Sandblåsing brukes for kompleks form, lett å fjerne rust manuelt, lav effektivitet og dårlig arbeidsmiljø.

Sandblåsemaskinen har sandblåsepistoler med ulike spesifikasjoner. Så lenge det ikke er en spesielt liten boks, kan pistolen legges til tørk.

Støtteproduktene til trykkbeholderen----Hodet bruker sandblåsing for å fjerne oksidhuden på overflaten av arbeidsstykket. Diameteren på kvartssand er 1,5 m ~ 3,5 mm.

Det er en slags prosessering som bruker vann som en bærer for å drive smergelen til å behandle deler, som er en av sandblåsing.

2. Overflatebehandling av aluminiumslegeringer

1). Elektropletteringsprosess av aluminiumslegering

På grunn av de kjemiske og fysiske egenskapene til aluminium og dets legeringer, er galvanisering på aluminiumsdeler mye vanskeligere enn på stålsubstrat, og noen spesielle behandlinger må utføres. Følgende er galvaniseringsprosessflyten til nav av aluminiumslegering for biler

Polering - shot peening (selektiv) → ultrasonisk voksfjerning → vannvask → alkalietsing og oljefjerning → vannvasking → syreetsing (lys ut) → vannvasking → sinkdypping → vannvasking → avsinking → vannvasking → sinkdipping → vannvask → galvanisering mørk nikkel → vannvask → surt blankt kobber I → vannvasking → polering → ultralydvoksfjerning → vannvasking → katodisk elektrolytisk oljefjerning → vannvasking → aktivering → vannvasking → semi-blankt nikkel → nikkel med høyt svovelinnhold → blankt nikkel → nikkel forsegling → vannvask → forkroming → vannvask

2). Elektroløs pletteringsprosess av aluminiumslegering

Elektroløs nikkelbelegg på aluminiumslegering er mer og mer akseptert av produsenter på grunn av sin utmerkede ytelse. Elektroløs nikkelbelegg er også kjent som nikkelfosforbelegg. Aluminiumslegeringsoverflaten (datamaskinens kjøleribbe, harddisk, etc.) bruker følgende prosess

Normal temperatur kjemisk avfetting → rennende vannrengjøring x 2 → termisk avfetting → rennende vannrengjøring x 2 → alkalikorrosjon → rennende vannrengjøring x 3 → syrebeising → rennende vannrengjøring x 2 → primær sinknedsenking → rennende vannrengjøring x 2 → 20 % salpetersyre → rennende vannrengjøring × 3 → sekundær sinkdypping → rennende vannrengjøring x3 → (1-5%) ammoniakk fordypping → forplettering kjemisk nikkel → rennende vannrengjøring x2 → rent vannrengjøring → middels fosfor lys kjemisk nikkel eller høyt fosfor sterkt kjemisk nikkel → rennende vannrengjøring x3 → passivering → rennende vannrengjøring x3 → tørking og tørking → inspeksjon → emballasje

Aluminiumssubstratet på overflaten av elektroniske komponenter som halvlederenheter krever ofte strømløs nikkelbelegg og strømløs gullbelegg på grunn av behovet for sveising. Prosessflyten er som følger:

Avfetting → alkali-etsing → polering → første sinkdypping → avsinking → forbehandlingsløsning → andre sinkdypping → strømløs fornikling → beising prepreg → strømløs gullbelegg → sluttbehandling

3. Passivering

Passivering er å behandle metallet i nitritt, nitrat, kromat eller dikromatløsning for å lage et lag med kromatpassiveringsfilm på metalloverflaten. Det brukes ofte som etterbehandling av sink- og kadmiumbelegg for å forbedre korrosjonsmotstanden til belegg, beskyttelse av ikke-jernholdige metaller og vedheft av malingsfilmer.

Passiveringsprosess av aluminium og aluminiumslegering:

Kromatbehandling av aluminium og dets legeringer kan oppnå en annen kjemisk konverteringsfilm som er helt forskjellig fra anodisering. Sammensetningen er den samme som kromatfilm av sink og kadmium, som er en kompleks forbindelse av krom.

Forskjellen mellom aluminiumanode og kromat --- ledende og ikke-ledende

Vanlig brukt finish av ekstruderingskjøleribben i aluminium: 1. Rengjøring 2. Anodisering 3. Kromat

Vanlig brukt finish av kobber kjøleribbe: Anti-oksidasjon

4. Fornikling

Metoden for å plettere et lag av nikkel på metall eller noe ikke-metall ved elektrolytiske eller kjemiske metoder kalles nikkelplettering. Fornikling inkluderer galvanisering og strømløs fornikling.

Galvanisering er i en elektrolytt som består av nikkelsalt, ledende salt, PH-buffer og fuktemiddel, metallisk nikkel brukes til anoden. Når likestrøm påføres, vil et jevnt og tett nikkelbelegg avsettes på de belagte delene. Lyst nikkel oppnås fra pletteringsløsningen med blekemiddel, mens mørkt nikkel oppnås fra elektrolytten uten blekemiddel.

Elektroløs plettering kalles også autokatalytisk plettering. Den spesifikke prosessen refererer til prosessen hvor metallioner i vandig løsning reduseres med reduksjonsmiddel og utfelles på overflaten av fast matrise under visse forhold. Som definert i ASTM b374 (American Society for testing and materials), er autokatalytisk plettering "avsetning av et metallisk belegg ved en kontrollert kjemisk reduksjon som katalyseres av metallet eller legeringen som avsettes". Denne prosessen er forskjellig fra forskyvningsplettering. Belegget kan kontinuerlig fortykkes, og selve det belagte metallet har også katalytisk evne.

Elektroløs nikkelbelegg er ofte brukt i varmeavledningsindustrien på grunn av den gode loddeevnen.

Populære tags: Heat Sink Basic Introduce, Kina, leverandører, produsenter, fabrikk, tilpasset, gratis prøve, laget i Kina