Presentació bàsica del dissipador de calor

Amb el desenvolupament de la tecnologia electrònica, l'eficiència dels components electrònics es millora relativament i la quantitat de calor també augmenta.

Per mantenir les seves condicions de treball normals, és molt important una dissipació eficient de la calor. El dissipador de calor per dissipar la calor generada pel funcionament dels components elèctrics i millorar-ne l'eficiència de treball.

Dissipador de calorestà fet principalment d'aliatge d'alumini, llautó o bronze en plaques, làmines o múltiples formes de xapa. Per exemple, la unitat central de processament de la CPU a l'ordinador, el tub d'alimentació i el tub de línia del televisor i el tub de l'amplificador de potència de l'amplificador de potència utilitzen dissipadors de calor.

Tipus de transferència de calor:

1. Convecció de naturalesa: el flux provocat pel camp de temperatura desigual del fluid sense dependre de forces externes com bombes o ventiladors.

2. Convecció de força: Convecció de líquid o gas sota la influència de la força externa.

(Dissipador de calor amb ventilador)

3. Refrigeració líquida:Utilitzeu una bomba per fer circular el líquid a la canonada de calor i dissipar la calor.

(Placa de refrigeració líquida)

La història del dissipador de calor

Com és sabut, la temperatura de funcionament dels equips electrònics determina la seva vida útil i estabilitat. Per mantenir la temperatura de treball del PC dins d'un rang raonable, s'ha de dur a terme la dissipació de calor. Amb la millora de la potència informàtica de l'ordinador, el problema del consum d'energia i la dissipació de calor s'ha convertit cada cop més en un problema inevitable.

Les principals fonts de calor a l'ordinador inclouen CPU, placa base, targeta gràfica i altres components com el disc dur. Una part considerable de l'energia elèctrica consumida durant el seu treball es convertirà en calor. Especialment per a la targeta gràfica actual de gamma alta, pot arribar fàcilment a un consum d'energia de 200 W i la capacitat de calefacció dels seus components interns no es pot subestimar. Per garantir el seu funcionament estable, és més necessari dissipar la calor de manera eficaç.

La primera generació: una època sense el concepte de dissipació de calor

El novembre de 1995, el naixement de la targeta gràfica vudú va portar la nostra visió al món 3D. Des de llavors, el PC té gairebé el mateix nivell de capacitat de processament 3D que l'arcade, creant una autèntica era de la tecnologia de processament 3D. Des de llavors, el desenvolupament de xips gràfics ha estat fora de control. La freqüència de treball del nucli s'ha augmentat de 100 MHz a 900 MHz, i la taxa d'ompliment de textura s'ha disparat de 100 milions per segon a 42 mil milions per segon (GTX480). Davant d'un canvi tan gran en el rendiment, la calor és molt gran.

A la targeta gràfica també s'apliquen equips de refrigeració com ara refrigeració per aire, tubs de calor i xip de refrigeració de semiconductors. Avui, anem a presentar el desenvolupament i la tendència dels equips de refrigeració de targetes gràfiques convencionals.

Quan es va llançar per primera vegada la targeta gràfica vudú, no hi havia instal·lacions de dissipació de calor i els paràmetres del nucli ens estaven exposats. En comparació amb la targeta gràfica actual, no es parlava de GPU en aquell moment. La potència de processament del xip principal de la targeta gràfica és encara més feble que la targeta de xarxa actual, de manera que la calor és gairebé nul·la i gairebé no hi ha necessitat de dissipació de calor.

Segona generació - Aplicació del dissipador de calor

L'agost de 1997, NVIDIA va entrar de nou al mercat de xips de gràfics 3D i va llançar NV3, és a dir, el xip de gràfics Riva 128. Riva 128 és un nucli gràfic accelerat 2D i 3D de 128 bits amb una freqüència de nucli de 60 MHz. L'escalfament del nucli s'ha convertit gradualment en un problema i l'aplicació del dissipador de calor ha entrat oficialment al camp de la targeta gràfica.

La tercera generació -- l'arribada de l'era de la refrigeració de l'aire i la dissipació de calor

El llançament de tnt2 va ser com una bala pesada disparada al cor de 3dfx. La freqüència bàsica és de 150MHz, que admet gairebé totes les funcions d'acceleració 3D en aquell moment, inclosa la representació de 32-bits, el buffer z de 24 bits, el filtratge anisòtrop, l'antiàlies panoràmic, el mapeig còncava convex de maquinari, etc. La millora del rendiment significa l'augment de la calefacció, però no hi ha un gran progrés en la tecnologia. Encara s'utilitza el 0,25 micres, de manera que el mètode passiu de dissipador de calor ja no pot complir els requisits actuals, el mode de refrigeració actiu comença a utilitzar-se a la targeta gràfica.

El sistema de refrigeració twinturbo-ii (el ventilador de refrigeració de doble turbina totalment cobert de segona generació), les aletes de refrigeració cobreixen completament tota la targeta gràfica. En començar, l'aire sortirà i entrarà a través de dos ventiladors en una direcció, cosa que pot eliminar ràpidament la calor del xip i la memòria de vídeo. A més, dos ventiladors de coixinets de boles poden reduir eficaçment el soroll i la xarxa de dissipació de calor metàl·lica fa que la vida útil sigui més llarga.

Tot i que el ventilador d'alta velocitat és la millor manera de resoldre el problema de la dissipació de la calor, alguns amics no suporten el soroll del ventilador mentre gaudeixen dels jocs en 3D. Afortunadament, l'aplicació de la tecnologia de tubs de calor només soluciona aquest problema.

Generalment es compon d'un bloc d'absorció de calor central, un bloc d'absorció de calor posterior, dos dissipadors de calor de gran superfície i un tub de calor. Com a dispositiu passiu de conducció de calor, la canonada de calor transfereix ràpidament la calor de la secció d'absorció de calor a la secció d'alliberament de calor mitjançant el canvi d'estat de fase del fluid de treball intern, i després torna a la secció d'absorció de calor basant-se en l'estructura capil·lar interna. . Fa un cicle d'anada i tornada sense consum d'energia ni soroll.

A més, té una forta capacitat de conducció de calor. S'adona de la ràpida transferència de calor en un espai limitat, per augmentar l'àrea de dissipació de calor, és un mitjà eficaç per millorar molt l'efecte de la dissipació de calor passiva. Tanmateix, aquest mètode de dissipació de calor encara té desavantatges, perquè la capacitat de dissipació de calor no és prou forta i només es pot utilitzar a la targeta de gamma mitjana. Si s'ha d'utilitzar aquesta tecnologia a la gamma alta, cal afegir un ventilador.

Principi de càlcul de la dissipació de calor

El mètode general de dissipació de calor és instal·lar el dispositiu al dissipador de calor, el dissipador de calor dissipa la calor a l'aire i, finalment, la calor es dissiparà per convecció natural.

En termes generals, el flux de calor (P) del radiador a l'aire es pot representar amb el següent:

A la fórmula P=HA η △ T

H és la conductivitat total de transferència de calor del dissipador de calor (w / cm2 grau),

A és la superfície del dissipador de calor (cm2),

η Per a l'eficiència del dissipador de calor,

△T és la diferència entre la temperatura màxima del dissipador de calor i la temperatura ambiental (graus).

A la fórmula anterior, h està determinada per la radiació i la convecció (convecció natural, convecció forçada i material)

η Es determina principalment per la mida del material i el gruix del dissipador de calor utilitzat. En termes generals, els materials amb alta conductivitat tèrmica, com l'alumini (2,12 w/cm² grau) i el coure (3,85 w/cm² grau) són força pobres.

η ve determinat per la component del dissipador de calor. (influència de l'estructura del dissipador de calor)

En una paraula, com més gran sigui la superfície del dissipador de calor i la diferència de temperatura entre el dissipador de calor i l'ambient, més eficaç la radiació tèrmica del dissipador de calor.

Resistència a la calor

Paràmetre:

Rt-----Resistència interna total, grau /W

Rtj---- Resistència tèrmica interna dels dispositius semiconductors, grau /W

Rtc----- Resistència tèrmica de la interfície entre el dispositiu semiconductor i el dissipador de calor, grau /W

Rtf----- Resistència a la calor del dissipador de calor, grau /W

Tj----- Temperatura d'unió del dispositiu semiconductor, grau

Tc----- Temperatura de la carcassa del dispositiu semiconductors, graus

Tf----- Temperatura del dissipador de calor, graus

Ta----- Temperatura ambiental, grau

Pc----- Potència de servei dels dispositius semiconductors, W

△Tfa----- Augment de la temperatura del dissipador de calor, graus

Fórmula de càlcul de la dissipació de calor

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

La resistència tèrmica RFF del dissipador de calor és la base principal per seleccionar el dissipador de calor. TJ i RTJ són els paràmetres proporcionats pels dispositius semiconductors, PC són els paràmetres requerits pel disseny i RTC es pot trobar als llibres professionals de disseny tèrmic.

(1) Resistència tèrmica total calculada Rt:

Rt=(Timax-Ta)/Pc

(2) Calculeu la resistència tèrmica del dissipador de calor RTF o l'augment de temperatura △ TFA

RTF=RTJ - RTC

△Tfa=Rtf × Pc

(3) Segons les condicions de treball del dissipador de calor (refrigeració natural o refrigeració per aire forçat), seleccioneu el dissipador de calor segons RT o △ TFA i PC i comproveu la corba de dissipació de calor (corba RTF o línia △ TA) de la selecció seleccionada dissipador de calor. Quan el valor trobat a la corba és inferior al valor calculat, es troba el dissipador de calor adequat.

Conductivitat tèrmica

La conductivitat tèrmica significa en per unitat de longitud i per K, quanta energia es pot transmetre, unitat: w / m.

"W" es refereix a la unitat de potència, "m" representa la unitat de longitud metre i "K" és la unitat de temperatura absoluta.

Com més gran sigui el valor, millor serà la conductivitat tèrmica.

AL6063: material comú per a l'extrusió d'alumini

AL6061: mecanitzat CNC de metall:

AL1100 o AL1050: material comú d'aleta AL

C1100: Material comú d'aleta de Cu

C1020: material comú del tub de calor

ADC12 o ADC 10 o A380: material de fosa a pressió

Classificació del dissipador de calor

1. Segons el material utilitzat, es pot dividir en:

a. Dissipador de calor d'alumini

b. Dissipador de calor de coure

c. Dissipador de calor combinat d'alumini de coure

d. Aleta del tub de calor

2. Segons el procés de fabricació, es pot dividir en:

a. Dissipadors de calor extruïts

Aquest és un excel·lent material de dissipació de calor àmpliament utilitzat en la dissipació de calor moderna, la majoria dels fabricants utilitzen alumini d'alta qualitat AL6063-T5, la seva puresa pot arribar a més del 98%, té una forta capacitat de conducció de calor, baixa densitat i baixa preu, per la qual cosa ha estat afavorit pels principals fabricants.

b. Disipador de calor de forja i fosa:

S'utilitza habitualment en LED, la forma: dissipador de calor amb pin arrodonit

c. Dissipador de calor d'aleta skiving AL

Avantatges: àrea de dissipació de calor (resol el problema del dissipador de calor extruït d'alumini, perquè l'aleta és massa densa)

Desavantatges: adequat per a la producció de lots petits, alt cost (en comparació amb el dissipador de calor extruït d'alumini)

d. Dissipador de calor de coure:

Avantatges: bon rendiment de dissipació de calor, que resol el problema de l'extrusió de coure.

Desavantatges: alt cost, pes pesat, gran duresa, difícil de processar (en relació amb AL)

g. Dissipador de calor amb inserció de coure

Avantatges: baix cost i producció en massa

Inconvenients: estructura

S'utilitza principalment per a la CPU de l'ordinador. La part de contacte es canvia a bloc de coure. El coure té una ràpida absorció de calor i energia de conducció de calor

Amb les característiques de força forta, pot aportar ràpidament una gran quantitat d'energia tèrmica generada per l'operació de la CPU al bloc de coure superficial, i el bloc de coure es combina estretament amb el dissipador de calor extruït d'alumini, de manera que una gran quantitat d'energia tèrmica pot es difonen ràpidament al dissipador de calor extruït d'alumini i es treuen per la rotació del ventilador.

i. dissipador de calor unit

Avantatges:

Aquesta tecnologia es pot combinar arbitràriament i combinar-se amb aletes de coure i alumini i base de coure i alumini, i també pot evitar eficaçment els inconvenients de la nova resistència tèrmica causada per la conducció desigual de calor de diverses pastes de soldadura en el procés de soldadura, el dissipador de calor de gran mida pot ser produït.

Inconvenients:

Fer que els clients tinguin més selectivitat i diversitat de solucions tèrmiques. Tanmateix, a causa de la particularitat del seu processament, el cost de la producció en massa encara és massa elevat.

Placa de refrigeració

Disseny de la placa de refrigeració:

La placa de refrigeració és una placa compacta i fina amb forma de placa, amb canals de fluid disposats a l'interior, per generar convecció entre el fluid i la placa de refrigeració i dissipar el consum d'energia tèrmica dels components electrònics d'alta potència que es troben a la superfície de la placa de refrigeració. .

L'avantatge de l'aplicació de la placa de refrigeració és que pot dissipar més calor per unitat d'àrea, de manera que l'estructura del dissipador de calor es pot miniaturitzar. El desavantatge del sistema de refrigeració és que s'ha d'utilitzar en el sistema amb fluid fluid, el manteniment és complex i la fiabilitat dels components és alta.

Base de disseny de placa de refrigeració per aigua

P: consum d'energia

Tc, Tj: Tc es refereix a la temperatura superficial del dissipador de calor, Tj es refereix a la temperatura de la unió dels xips.

Llauna: temperatura d'entrada de l'aigua

Δ TC: augment de la temperatura superficial del dissipador de calor, Δ T=(Tc-Tin)/P

Tot: temperatura de l'aigua de sortida

△ TW: augment de la temperatura de l'aigua d'entrada i sortida, △ TW=Tout-Tin

Ta: temperatura ambiental

Fluid: EGW x%, o PGW x%, o aigua

△ ts: diferència de temperatura de cada xip a la superfície del dissipador de calor

Pressió: fluid Caiguda de pressió

Fiabilitat deplaca de refrigeració per aigua

1) Força: el producte compleix els requisits d'ús estructural

2) Prova de manteniment de la pressió: el producte compleix els requisits de segellat en operacions d'alta pressió al sistema

3) Prova de fuites: el producte compleix els requisits de fuites per unitat de temps en determinades condicions de pressió

4) Requisits de resistència a la corrosió: les matèries primeres utilitzades pel producte compleixen els requisits durant anys de resistència a la corrosió i sense fuites

5) Requisits de vibració: el producte compleix els requisits de segellat en determinades condicions de vibració. I l'estructura no està danyada, l'estanquitat no es redueix.

6) Altres, com ara la planitud, la rugositat, la força de tracció del cargol, la precàrrega del cargol, etc

Tecnologia de processament de la placa de refrigeració d'aigua:

1) Tipus de canal CNC: CNC (ranurat) + soldadura d'arc d'argó, CNC (ranurat) + soldadura forta, CNC (ranurat) + soldadura al buit, CNC (ranurat) + soldadura per fricció, CNC (ranurat) + junta tòrica

2) Forma de processament de forats profunds: broca de pistola + soldadura d'argó, trepant de pistola + peça giratòria + soldadura d'argó, trepant de pistola + anell tòric, trepant de pistola + peça giratòria + anell tòric

3) Forma de fosa: canonada enterrada de fosa per gravetat, fosa per gravetat + soldadura d'argó · fosa per gravetat + soldadura forta, fosa per gravetat + soldadura per soldadura forta al buit, fosa per gravetat + soldadura per fricció

4) Forma de soldadura de bobina: placa d'alumini CNC + tub de coure + epoxi, placa d'alumini CNC + tub d'acer + epoxi, placa d'alumini CNC + tub de coure + soldadura d'estany

5) Procés de placa de refrigeració d'aigua ultra fina: soldadura de tubs plans amples, soldadura per difusió de làmines d'estampació, soldadura de fulls d'estampació, soldadura de fulls d'estampació al buit

6) Forma de placa d'aigua extruïda: placa d'aigua de forat de derivació de matriu, placa de refrigeració d'aigua de bateria ultrafina

Tractament de superfícies

1. Sorra

El granat de sorra és un mètode que utilitza aire comprimit per bufar sorra de quars a gran velocitat per netejar la superfície de les peces. També s'anomena bufat de sorra. No només elimina l'òxid, sinó que també elimina l'oli. Per al revestiment, és molt adequat per eliminar l'òxid a la superfície de les peces; Modificar la superfície de la peça; La connexió de cargols d'alta resistència a l'estructura d'acer és un mètode avançat. Com que la connexió d'alta resistència utilitza la fricció entre les superfícies de la junta per transferir la força, té uns requisits elevats per a la qualitat de la superfície de la junta. La superfície de la junta s'ha de tractar amb sorra.

La granalla de sorra s'utilitza per a formes complexes, fàcil d'eliminar l'òxid manualment, baixa eficiència i un entorn deficient del lloc.

La màquina de sorra té pistoles de sorra de diverses especificacions. Sempre que no sigui una caixa especialment petita, la pistola es pot posar a assecar.

Els productes de suport del recipient a pressió----El capçal adopta una granalla de sorra per eliminar la pell d'òxid a la superfície de la peça. El diàmetre de la sorra de quars és d'1,5 m ~ 3,5 mm.

Hi ha una mena de processament que utilitza l'aigua com a portador per conduir l'esmeril a processar peces, que és un de sorra.

2. Tractament superficial d'aliatges d'alumini

1). Procés de galvanoplastia d'aliatge d'alumini

A causa de les propietats físiques i químiques de l'alumini i els seus aliatges, la galvanoplastia de les peces d'alumini és molt més difícil que la del substrat d'acer, i s'han de realitzar alguns tractaments especials. El següent és el flux del procés de galvanoplastia del cub de la roda d'aliatge d'alumini de l'automòbil

Polit - granallat (selectiu) → eliminació de cera per ultrasons → rentat amb aigua → gravat àlcali i eliminació d'oli → rentat amb aigua → gravat àcid (apagat) → rentat amb aigua → immersió de zinc → rentat amb aigua → deszincificació → rentat amb aigua → immersió de zinc → rentat amb aigua → galvanoplastia níquel fosc → rentat amb aigua → coure brillant àcid I → rentat amb aigua → polit → eliminació de cera ultrasònica → rentat amb aigua → eliminació d'oli electrolític catòdic → rentat amb aigua → activació → rentat amb aigua → níquel semibrillant → níquel alt en sofre → níquel brillant → níquel segellat → rentat amb aigua → cromat → rentat amb aigua

2). Procés de revestiment electroless d'aliatge d'alumini

El revestiment de níquel sense electros en aliatge d'alumini és cada cop més acceptat pels fabricants a causa del seu excel·lent rendiment. El revestiment de níquel sense electros també es coneix com a revestiment de níquel-fòsfor. La superfície d'aliatge d'alumini (dissipador de calor de l'ordinador, disc dur, etc.) adopta el següent procés

Desgreixatge químic a temperatura normal → neteja amb aigua corrent x 2 → desgreixatge tèrmic → neteja amb aigua corrent x 2 → corrosió alcalina → neteja amb aigua corrent x 3 → decapat àcid → neteja amb aigua corrent x 2 → immersió primària de zinc → neteja amb aigua corrent x 2 → 20% àcid nítric → neteja amb aigua corrent × 3 → immersió secundària de zinc → neteja amb aigua corrent x3 → (1-5%) amoníac prèvia immersió → níquel químic pre-revestiment → neteja amb aigua corrent x2 → neteja amb aigua pura → fòsfor mitjà níquel químic brillant o níquel químic brillant amb alt fòsfor → neteja amb aigua corrent x3 → passivació → neteja amb aigua corrent x3 → assecat i assecat → inspecció → embalatge

El substrat d'alumini a la superfície dels components electrònics, com ara els dispositius semiconductors, sovint requereix un revestiment de níquel i un revestiment d'or sense electro a causa de la necessitat de soldadura. El flux del procés és el següent:

Desgreixatge → gravat alcalí → polit → primera immersió de zinc → deszincificació → solució de pretractament → segon immersió de zinc → niquelat sense electros → preimpregnat de decapat → xapat daurat sense electros → tractament final

3. Passivació

La passivació consisteix a tractar el metall en solució de nitrit, nitrat, cromat o dicromat per fer una capa de pel·lícula de passivació de cromat a la superfície del metall. Sovint s'utilitza com a posttractament de recobriments de zinc i cadmi per millorar la resistència a la corrosió dels recobriments, la protecció de metalls no fèrrics i l'adhesió de les pel·lícules de pintura.

Procés de passivació d'alumini i aliatge d'alumini:

El tractament amb cromat de l'alumini i els seus aliatges pot obtenir una altra pel·lícula de conversió química completament diferent de l'anodització. La seva composició és la mateixa que la pel·lícula de cromat de zinc i cadmi, que és un compost complex de crom.

Diferència entre ànode d'alumini i cromat --- Conductor i no conductor

Acabat d'ús habitual del dissipador de calor d'extrusió d'alumini: 1.Neteja 2.Anodització 3.Cromat

Acabat d'ús habitual del dissipador de calor de coure: Antioxidació

4. Niquelat

El mètode de xapa d'una capa de níquel sobre metall o alguns no metàl·lics mitjançant mètodes electrolítics o químics s'anomena niquelat. El niquelat inclou la galvanoplastia i el niquelat electroless.

La galvanoplastia es troba en un electròlit compost per sal de níquel, sal conductora, tampó PH i agent humectant, s'utilitza níquel metàl·lic per a l'ànode. Quan s'aplica corrent continu, es dipositarà una capa de níquel uniforme i densa sobre les peces xapades. El níquel brillant s'obté de la solució de revestiment amb abrillantador, mentre que el níquel fosc s'obté de l'electròlit sense abrillantador.

El revestiment electroless també s'anomena revestiment autocatalític. El procés específic es refereix al procés en què els ions metàl·lics en solució aquosa es redueixen mitjançant un agent reductor i es precipiten a la superfície de la matriu sòlida en determinades condicions. Tal com es defineix a ASTM b374 (American Society for Testing and Materials), el revestiment autocatalític és "la deposició d'un recobriment metàl·lic mitjançant una reducció química controlada que és catalitzada pel metall o aliatge que es diposita". Aquest procés és diferent de la placa de desplaçament. El recobriment es pot espessir contínuament i el metall xapat també té capacitat catalítica.

El niquelat sense electros s'utilitza habitualment en la indústria de la dissipació de calor a causa de la bona soldabilitat.

Etiquetes populars: Dissipador de calor bàsic Introdueix, Xina, proveïdors, fabricants, fàbrica, mostra personalitzada i gratuïta, fet a la Xina