Ahoj! Ako dodávateľ hliníkových chladičov odlievaných pod tlakom som v poslednej dobe dostával veľa otázok o tom, ako môžu vzduchové medzery v týchto veciach narušiť prenos tepla. Tak som si povedal, že si sadnem a napíšem tento blog, aby som sa podelil o to, čo som sa za tie roky naučil.
Najprv si povedzme, čo je chladič z tlakovo liateho hliníka a na čo slúži. Chladič je v podstate zariadenie používané na ochladzovanie elektronických komponentov odvádzaním tepla. Tlakové liatie je výrobný proces, pri ktorom sa roztavený hliník vtláča do dutiny formy pod vysokým tlakom. Vznikne tak chladič s presným tvarom a dobrou tepelnou vodivosťou, vďaka vlastnostiam hliníka.
Teraz vzduchové medzery. Možno si pomyslíte: "Čo je dôležité na troche vzduchu medzi chladičom a komponentom?" Ukazuje sa, že vzduchové medzery môžu mať dosť významný vplyv na prenos tepla.
Ako funguje prenos tepla
Skôr než sa ponoríme do účinkov vzduchových medzier, rýchlo si prejdeme, ako funguje prenos tepla v chladiči. Existujú tri hlavné spôsoby, ako sa teplo môže pohybovať: vedenie, konvekcia a žiarenie. V chladiči je vedenie primárnym spôsobom prenosu tepla. Teplo z elektronickej súčiastky je vedené cez materiál chladiča (v našom prípade hliník) a následne odvádzané do okolitého vzduchu konvekciou.
Úloha vzduchových medzier
Vzduchové medzery fungujú ako izolátory. Vzduch je v porovnaní s hliníkom zlým vodičom tepla. Keď je medzi chladičom a zdrojom tepla (elektronickým komponentom) vzduchová medzera, je to ako postaviť stenu do cesty, kde sa teplo snaží dostať von.
Povedzme, že máte elektronickú súčiastku, ktorá generuje veľa tepla. Teplo sa musí dostať z komponentu do chladiča a potom z chladiča do vzduchu. Ale ak existuje vzduchová medzera, rýchlosť prenosu tepla výrazne klesá. Teplo musí prechádzať cez túto vrstvu vzduchu, ktorá vedie teplo oveľa pomalšie.
Napríklad, ak má chladič drsný povrch a nedochádza k úplnému kontaktu s komponentom, budú tam malé vzduchové medzery. Tieto medzery môžu znížiť účinnosť prenosu tepla až o 50% alebo viac. To znamená, že komponent sa bude zahrievať, čo môže viesť k množstvu problémov, ako je znížený výkon a kratšia životnosť.
Meranie vplyvu
Aby sme skutočne pochopili, aké zlé môžu byť vzduchové medzery, môžeme použiť niektoré technické merania. Jedným z kľúčových ukazovateľov je tepelný odpor. Tepelný odpor je mierou toho, ako veľmi materiál alebo systém odoláva toku tepla. Vyšší tepelný odpor znamená menší prenos tepla.
Pri vzduchových medzerách sa zvyšuje tepelný odpor medzi zdrojom tepla a chladičom. Vzduch má totiž v porovnaní s hliníkom oveľa vyšší tepelný odpor. Takže aj malá vzduchová medzera môže spôsobiť veľký skok v tepelnom odpore.
Poďme sa pozrieť na niektoré čísla. V ideálnej situácii s dokonalým kontaktom medzi chladičom a komponentom môže byť tepelný odpor okolo 0,1 °C/W (stupňov Celzia na watt). Ak však existujú výrazné vzduchové medzery, tepelný odpor môže vystreliť až na 0,5 °C/W alebo viac. To je obrovský rozdiel!
Spôsoby, ako znížiť vzduchové medzery
Ako dodávateľ chladiča som na vlastnej koži videl, aké dôležité je minimalizovať vzduchové medzery. Tu je niekoľko spôsobov, ako to môžeme urobiť:
Povrchová úprava
Je dôležité, aby bol povrch chladiča hladký. Hladký povrch zabezpečí lepší kontakt s komponentom, čím sa zníži možnosť vzniku vzduchových medzier. Na dosiahnutie veľmi jemnej povrchovej úpravy našich chladičov z hliníka odlievaného pod tlakom používame pokročilé techniky obrábania.
Materiály tepelného rozhrania (TIM)
TIM sú látky používané na vyplnenie mikroskopických medzier medzi chladičom a komponentom. Majú vysokú tepelnú vodivosť a môžu výrazne zlepšiť prenos tepla. Existujú rôzne typy TIM, ako sú tepelné pasty, podložky a materiály s fázovou zmenou. Našim zákazníkom často odporúčame používať kvalitnú teplovodivú pastu.
Správna montáž
Veľmi záleží aj na tom, ako je chladič namontovaný na komponente. Použitie správneho montážneho hardvéru a použitie správneho množstva tlaku môže zaistiť tesné uchytenie a znížiť vzduchové medzery. K našim chladičom poskytujeme podrobné pokyny na montáž, aby sme pomohli našim zákazníkom správne to urobiť.
Príklady zo skutočného sveta
Dovoľte mi podeliť sa o skutočný príklad toho, ako môžu vzduchové medzery ovplyvniť prenos tepla. Mali sme zákazníka, ktorý používal naše chladiče vo vysokovýkonnom počítačovom systéme. Systém sa zahrieval viac, než sa očakávalo, a výkon začínal klesať.
Keď sme skontrolovali nastavenie, zistili sme, že medzi chladičmi a procesormi sú značné vzduchové medzery. Chladiče boli nesprávne namontované a povrchová úprava nebola taká hladká, ako by mala byť.
Odporúčame použiť vysokokvalitnú teplovodivú pastu a chladiče správne namontovať. Po vykonaní týchto zmien teplota systému klesla asi o 20 °C a výkon sa výrazne zlepšil.
Súvisiace procesy
Ak máte záujem o chladiče z hliníka liateho pod tlakom, možno budete chcieť pozrieť aj niektoré súvisiace procesy. napr.Eloxované hliníkové dielymôže zlepšiť odolnosť proti korózii a vzhľad chladičov. AOdlievanie malých hliníkových dielovje užitočné, ak potrebujete špeciálne tvarované chladiče alebo iné komponenty. tiežTlakové liatie automobilových dielovukazuje, aké všestranné môže byť tlakové liatie v rôznych priemyselných odvetviach.
Záver
Na záver, vzduchové medzery môžu mať skutočne veľký vplyv na prenos tepla hliníkových chladičov odlievaných pod tlakom. Môžu zvýšiť tepelný odpor, znížiť účinnosť prenosu tepla a spôsobiť zahrievanie komponentov. Ale podniknutím krokov na zníženie vzduchových medzier, ako je zlepšenie povrchovej úpravy, použitie materiálov tepelného rozhrania a správna montáž, môžeme zabezpečiť, aby chladiče fungovali čo najefektívnejšie.
Ak hľadáte na trhu vysokokvalitné chladiče z hliníka odlievaného pod tlakom a chcete zabezpečiť optimálny prenos tepla, radi sa s vami porozprávame. Či už pracujete na počítačovom systéme, automobilovej aplikácii alebo na akomkoľvek inom projekte, ktorý potrebuje efektívne odvádzanie tepla, môžeme vám poskytnúť tie správne riešenia. Kontaktujte nás a začnite diskutovať o vašich požiadavkách a poďme spoločne vyriešiť vaše problémy s prenosom tepla!
Referencie
- Incropera, FP a De Witt, DP (2001). Základy prenosu tepla a hmoty. John Wiley & Sons.
- Holman, JP (2002). Prenos tepla. McGraw-Hill.
