Základní představení chladiče

S rozvojem elektronické technologie se účinnost elektronických součástek poměrně zlepšuje a také se zvyšuje množství tepla.

Aby byly zachovány jejich normální pracovní podmínky, je velmi důležité účinné odvádění tepla. Chladič odvádí teplo generované provozem elektrických součástí a zlepšuje efektivitu jejich práce.

Chladičje většinou vyroben z hliníkové slitiny, mosazi nebo bronzu ve tvaru desky, plechu nebo více plechů. Například centrální procesorová jednotka CPU v počítači, výkonová elektronka a linková elektronka v televizoru a elektronka výkonového zesilovače ve výkonovém zesilovači všechny používají chladiče.

Druhy přenosu tepla:

1. Přirozená konvekce: proudění způsobené nerovnoměrným teplotním polem tekutiny bez spoléhání se na vnější síly, jako jsou čerpadla nebo ventilátory.

2. Silová konvekce: Konvekce kapaliny nebo plynu pod vlivem vnější síly.

(chladič s ventilátorem)

3. Chlazení kapalinou:Použijte čerpadlo pro cirkulaci kapaliny v tepelné trubici a odvádění tepla.

(Kapalinová chladicí deska)

Historie chladiče

Jak je známo, provozní teplota elektronického zařízení určuje jeho životnost a stabilitu. Aby se pracovní teplota PC udržela v rozumném rozsahu, musí být zajištěn odvod tepla. S vylepšením výpočetního výkonu PC se problém spotřeby energie a rozptylu tepla stále více stává nevyhnutelným problémem.

Mezi hlavní zdroje tepla v PC patří CPU, základní deska, grafická karta a další komponenty, jako je pevný disk. Značná část elektrické energie spotřebované při jejich práci se přemění na teplo. Speciálně pro současnou špičkovou grafickou kartu může bez problémů dosáhnout příkonu 200W a nelze podcenit ani vyhřívací kapacitu jejích vnitřních komponent. Aby byl zajištěn jeho stabilní provoz, je potřeba efektivněji odvádět teplo.

První generace - éra bez konceptu odvodu tepla

V listopadu 1995 zrození voodoo grafické karty přineslo naši vizi do 3D světa. Od té doby má PC téměř stejnou úroveň schopností 3D zpracování jako arkáda, což vytváří skutečnou éru technologie 3D zpracování. Od té doby se vývoj grafických čipů vymkl kontrole. Pracovní frekvence jádra byla zvýšena ze 100 MHz na 900 MHz a rychlost vyplňování textury vzrostla ze 100 milionů za sekundu na 42 miliard za sekundu (GTX480). Tváří v tvář tak velké změně výkonu je teplo velmi velké.

Chladicí zařízení, jako je chlazení vzduchem, tepelná trubice a polovodičový chladicí čip, jsou také aplikována na grafickou kartu. Pojďme si dnes představit vývoj a trend mainstreamových chladicích zařízení grafických karet.

Když byla poprvé uvedena na trh grafická karta voodoo, neexistovala žádná zařízení pro odvod tepla a parametry na jádře nám byly vystaveny. Ve srovnání se současnou mainstreamovou grafickou kartou nebylo v té době o GPU ani slovo. Procesní výkon čipu hlavního jádra na grafické kartě je ještě slabší než u současné síťové karty, takže teplo je téměř nulové a odvádění tepla není téměř potřeba.

Druhá generace - Aplikace chladiče

V srpnu 1997 vstoupila NVIDIA opět na trh 3D grafických čipů a vydala NV3, tedy grafický čip Riva 128. Riva 128 je 128bitové 2D a 3D akcelerované grafické jádro s frekvencí jádra 60 MHz. Zahřívání jádra se postupně stalo problémem a aplikace chladiče oficiálně vstoupila na pole grafických karet.

Třetí generace -- příchod éry vzduchového chlazení a odvodu tepla

Vydání tnt2 bylo jako těžká kulka vstřelená do srdce 3dfx. Frekvence jádra je 150MHz, která v té době podporuje téměř všechny funkce 3D akcelerace, včetně 32-bitového vykreslování, 24bitového z-bufferu, anizotropního filtrování, panoramatického antialiasingu, hardwarového konvexního konkávního mapování, atd. Zvýšení výkonu znamená zvýšení ohřevu, ale nedochází k žádnému velkému pokroku v technologii. Stále se používá 0,25 mikronu, takže pasivní metoda chladiče již nemůže splňovat současné požadavky, v grafické kartě se začíná používat aktivní režim chlazení.

Chladicí systém twinturbo-ii (druhá generace plně krytý duální turbínový chladicí ventilátor), chladicí žebra zcela pokrývají celou grafickou kartu. Při startování bude vzduch vycházet a přicházet přes dva ventilátory v jednom směru, což dokáže efektivně rychle odebírat teplo čipu a video paměti. Navíc dva ventilátory s kuličkovými ložisky mohou účinně snížit hluk a kovová síť pro odvod tepla prodlužuje životnost.

Přestože je vysokorychlostní ventilátor nejlepším způsobem, jak vyřešit problém s odvodem tepla, někteří přátelé nemohou vystát hluk ventilátoru při hraní 3D her. Naštěstí aplikace technologie heatpipe tento problém právě řeší.

Obecně se skládá z bloku tepelné absorpce jádra, bloku zpětné absorpce tepla, dvou velkoplošných chladičů a tepelné trubice. Jako pasivní zařízení pro vedení tepla tepelná trubice rychle přenáší teplo ze sekce absorpce tepla do sekce pro uvolňování tepla prostřednictvím změny fázového stavu vnitřní pracovní tekutiny a poté se vrací do sekce absorpce tepla pomocí vnitřní kapilární struktury. . Cykluje tam a zpět bez spotřeby energie a hluku.

Navíc má silnou tepelnou vodivost. Realizuje rychlý přenos tepla v omezeném prostoru, aby se zvýšila oblast rozptylu tepla, je to účinný prostředek k výraznému zlepšení účinku pasivního rozptylu tepla. Tento způsob odvodu tepla má však stále nevýhody, protože kapacita odvodu tepla není dostatečně silná a lze ji použít pouze na střední kartě. Pokud má být tato technologie použita v high-endu, je nutné přidat ventilátor.

Princip výpočtu odvodu tepla

Obecnou metodou odvodu tepla je instalace zařízení na chladič, chladič odvádí teplo do vzduchu a teplo se nakonec odvádí přirozenou konvekcí.

Obecně řečeno, tepelný tok (P) z radiátoru do vzduchu může být reprezentován následujícím způsobem:

Ve vzorci P=HA η △ T

H je celková vodivost přenosu tepla chladiče (š / cm2 stupně),

A je povrch chladiče (cm2),

η Pro účinnost chladiče,

△T je rozdíl mezi maximální teplotou chladiče a teplotou okolí (stupně).

Ve výše uvedeném vzorci je h určeno zářením a konvekcí (přirozená konvekce, nucená konvekce a materiál)

η Je určena především velikostí materiálu a tloušťkou použitého chladiče. Obecně řečeno, materiály s vysokou tepelnou vodivostí, jako je hliník (2,12 w / cm² stupeň) a měď (3,85 w / cm² stupeň ）) jsou poměrně špatné.

η Je určeno součástí chladiče. (vliv konstrukce chladiče)

Stručně řečeno, čím větší je povrch chladiče a čím větší je rozdíl mezi teplotou chladiče a okolním prostředím, tím je tepelné záření chladiče efektivnější.

Odolnost vůči teplu

Parametr:

Rt-----Celkový vnitřní odpor, stupeň /W

Rtj---- Vnitřní tepelný odpor polovodičových součástek, stupeň /W

Rtc{0}} Tepelný odpor rozhraní mezi polovodičovým zařízením a chladičem, stupeň /W

Rtf----- Tepelná odolnost chladiče, stupeň /W

Tj----- Teplota přechodu polovodičového zařízení, stupeň

Tc----- Teplota pláště polovodičového zařízení, stupeň

Tf----- Teplota chladiče, stupeň

Ta----- Teplota prostředí, stupeň

Pc----- Servisní výkon polovodičových zařízení, W

△Tfa{0}} Nárůst teploty chladiče, stupeň

Vzorec pro výpočet rozptylu tepla

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

Tepelný odpor RFF chladiče je hlavním základem pro výběr chladiče. TJ a RTJ jsou parametry poskytované polovodičovými součástkami, PC jsou parametry požadované konstrukcí a RTC lze nalézt v odborných knihách tepelného designu.

(1) Vypočítaný celkový tepelný odpor Rt:

Rt=(Timax-Ta)/ks

(2) Vypočítejte tepelný odpor chladiče RTF nebo nárůst teploty △ TFA

RTF=RTJ – RTC

△Tfa=Rtf × Pc

(3) Podle pracovních podmínek chladiče (přirozené chlazení nebo chlazení nuceným vzduchem) vyberte chladič podle RT nebo △ TFA a PC a zkontrolujte křivku rozptylu tepla (křivka RTF nebo △ čára TA) vybraného chladič. Když je hodnota nalezená na křivce menší než vypočítaná hodnota, je nalezen vhodný chladič.

Tepelná vodivost

Tepelná vodivost znamená na jednotku délky a na K, kolik w energie lze přenést, jednotka: w/m.

"W" označuje jednotku výkonu, "m" představuje jednotku délky metr a "K" je jednotka absolutní teploty.

Čím větší hodnota, tím lepší tepelná vodivost.

AL6063: Běžný materiál pro vytlačování hliníku

AL6061: CNC obrábění kovů:

AL1100 nebo AL1050: AL ploutev běžný materiál

C1100: Běžný materiál Cu žebra

C1020: Běžný materiál tepelné trubice

ADC12 nebo ADC 10 nebo A380: Materiál pro tlakové lití

Klasifikace chladiče

1. Podle použitého materiálu jej lze rozdělit na:

A. Hliníkový chladič

b. Měděný chladič

C. Měděný hliníkový kombinovaný chladič

d. Žebro tepelné trubky

2. Podle výrobního procesu jej lze rozdělit na:

a. Extrudované chladiče

Jedná se o vynikající materiál pro odvod tepla široce používaný v moderním odvodu tepla, většina výrobců používá vysoce kvalitní hliník AL{0}}T5, jeho čistota může dosáhnout více než 98 %, má silnou tepelnou vodivost, nízkou hustotu a nízkou cena, takže byl zvýhodněn velkými výrobci.

b. Kování a lití chladiče:

Běžně používané v LED, tvar: chladič se zaobleným kolíkem

c. Chladič AL skiving fin

Výhody: oblast odvodu tepla (řeší problém s hliníkovým extrudovaným chladičem, protože žebro je příliš husté)

Nevýhody: Vhodné pro malosériovou výrobu, vysoké náklady (ve srovnání s hliníkovým extrudovaným chladičem)

d. Copper skiving chladič:

Výhody: dobrý výkon při odvodu tepla, který řeší problém vytlačování mědi.

Nevýhody: vysoká cena, velká hmotnost, vysoká tvrdost, obtížné zpracování (ve srovnání s AL)

g. Chladič s měděnou vložkou

Výhody: nízká cena a hromadná výroba

Nevýhody: struktura

Nejčastěji se používá pro CPU počítače. Kontaktní část je změněna na měděný blok. Měď má rychlou absorpci tepla a energii vedení tepla

Díky vlastnostem silné síly může rychle přivést velké množství tepelné energie generované provozem CPU na povrchový měděný blok a měděný blok je úzce kombinován s hliníkovým extrudovaným chladičem, takže může velké množství tepelné energie rychle difundují do hliníkového extrudovaného chladiče a jsou odstraněny otáčením ventilátoru.

i. lepený chladič

výhody:

Tuto technologii lze libovolně kombinovat a sladit s měděnými a hliníkovými žebry a měděnou a hliníkovou základnou a může se také účinně vyhnout nevýhodám nového tepelného odporu způsobeného nerovnoměrným vedením tepla různých svařovacích past ve svařovacím procesu, může být velkorozměrový chladič vyrobeno.

Nevýhody:

Umožněte zákazníkům větší selektivitu a rozmanitost tepelných řešení. Vzhledem ke zvláštnosti jeho zpracování jsou však náklady na sériovou výrobu stále příliš vysoké.

Chladicí deska

Konstrukce chladicí desky:

Chladicí deska je kompaktní a tenké deskovitého tvaru, s tekutinovými kanály uspořádanými uvnitř tak, aby vytvářely konvekci mezi tekutinou a chladicí deskou a rozptylovaly tepelnou spotřebu vysoce výkonných elektronických součástek, které na povrchu chladicí desky .

Aplikační výhodou chladicí desky je to, že může odvádět více tepla na jednotku plochy, takže struktura chladiče může být miniaturizována. Nevýhodou chladicího systému je, že musí být použit v systému s kapalným médiem, údržba je složitá a spolehlivost komponent je vysoká.

Základ konstrukce vodní chladicí desky

P: spotřeba energie

Tc, Tj: Tc označuje povrchovou teplotu chladiče, Tj označuje teplotu přechodu čipu.

Cín: Vstupní teplota vody

Δ TC: Nárůst povrchové teploty chladiče, Δ T=(Tc-Tin)/P

Tout: výstupní teplota vody

△ TW: zvýšení teploty vstupní a výstupní vody, △ TW=Tout-Tin

Ta: Teplota prostředí

Kapalina: EGW x% nebo PGW x% nebo voda

△ ts: Teplotní rozdíl každého čipu na povrchu chladiče

Tlak: kapalina Pokles tlaku

Spolehlivostvodní chladicí deska

1) Pevnost - výrobek splňuje požadavky na konstrukční použití

2) Tlaková zkouška - výrobek splňuje požadavky na utěsnění při vysokotlakém provozu v systému

3) Zkouška těsnosti - výrobek splňuje požadavky na těsnost za jednotku času za určitých tlakových podmínek

4) Požadavky na odolnost proti korozi - suroviny použité ve výrobku splňují požadavky na odolnost proti korozi po léta a bez úniku

5) Požadavky na vibrace - výrobek splňuje požadavky na těsnění za určitých vibračních podmínek. A konstrukce není poškozena, těsnost není snížena.

6) Jiné, jako je rovinnost, drsnost, tažná síla šroubu, předpětí šroubu atd

Technologie zpracování vodou chlazené desky:

1) Typ CNC kanálu: CNC (drážkování) + svařování argonovým obloukem, CNC (drážkování) + pájení, CNC (drážkování) + vakuové pájení, CNC (drážkování) + svařování třením, CNC (drážkování) + O kroužek

2) Forma zpracování hlubokých děr: pistolová vrtačka + argonové svařování, pistolová vrtačka + spirálový kus + argonové svařování, pistolový vrták + O-kroužek, pistolový vrták + spirálový kus + O-kroužek

3) Forma odlévání: gravitační lití zakopaná trubka, gravitační lití + argonové svařování · gravitační lití + pájení natvrdo, gravitační lití + vakuové pájení na tvrdo, gravitační lití + třecí spojové svařování

4) Forma svařování cívek: CNC hliníková deska + měděná trubka + epoxid, CNC hliníková deska + ocelová trubka + epoxid, CNC hliníková deska + měděná trubka + svařování cínu

5) Proces ultratenké vodní chladicí desky: svařování širokých plochých trubek, difúzní svařování lisovacích plechů, pájení lisovacích plechů, vakuové pájení lisovacích plechů

6) Forma extrudované vodní desky: vodní deska s otvorem pole, ultratenká deska pro vodní chlazení baterie

Povrchová úprava

1. Pískování

Pískování je metoda, která využívá stlačený vzduch k vyfukování křemenného písku vysokou rychlostí k čištění povrchu dílů. Říká se tomu také foukání písku. Odstraňuje nejen rez, ale také olej. Pro nátěr je velmi vhodný pro odstranění rzi na povrchu dílů; Upravte povrch součásti; Vysokopevnostní šroubové spojení v ocelové konstrukci je pokročilá metoda. Protože vysokopevnostní spoj využívá k přenosu síly tření mezi plochami kloubu, má vysoké požadavky na kvalitu plochy kloubu. Povrch spáry musí být ošetřen pískováním.

Pískování se používá pro složitý tvar, snadné ruční odstranění rzi, nízkou účinnost a špatné prostředí na staveništi.

Pískovací stroj má pískovací pistole různých specifikací. Pokud se nejedná o zvlášť malou krabici, lze pistoli vložit do sucha.

Nosné produkty tlakové nádoby----Hlava využívá pískování k odstranění oxidové kůže na povrchu obrobku. Průměr křemenného písku je 1,5 m ~ 3,5 mm.

Existuje druh zpracování, které používá vodu jako nosič k pohonu smirku ke zpracování dílů, což je pískování.

2.Povrchová úprava hliníkových slitin

1). Proces galvanizace hliníkové slitiny

Vzhledem k chemickým a fyzikálním vlastnostem hliníku a jeho slitin je galvanické pokovování na hliníkových dílech mnohem obtížnější než na ocelovém substrátu a je nutné provést některé speciální úpravy. Následuje tok procesu galvanického pokovování náboje kola z hliníkové slitiny automobilu

Leštění - brokování (selektivní) → odstranění vosku ultrazvukem → mytí vodou → alkalické leptání a odstranění oleje → mytí vodou → leptání kyselinou (zhasnutí) → mytí vodou → zinkování → mytí vodou → odzinkování → mytí vodou → zinkování → mytí vodou → galvanické pokovování tmavý nikl → mytí vodou → kyselá světlá měď I → mytí vodou → leštění → odstranění vosku ultrazvukem → mytí vodou → katodické elektrolytické odstranění oleje → mytí vodou → aktivace → mytí vodou → pololesklý nikl → nikl s vysokým obsahem síry → světlý nikl → nikl těsnění → mytí vodou → chromování → mytí vodou

2). Proces bezproudového pokovování hliníkové slitiny

Bezproudové niklování na hliníkové slitině je výrobci stále více přijímáno kvůli jeho vynikajícímu výkonu. Bezproudové niklování je také známé jako nikl-fosforové pokovování. Povrch z hliníkové slitiny (chladič počítače, pevný disk atd.) přijímá následující proces

Chemické odmašťování při normální teplotě → čištění tekoucí vodou x 2 → tepelné odmašťování → čištění tekoucí vodou x 2 → alkalická koroze → čištění tekoucí vodou x 3 → kyselé moření → čištění tekoucí vodou x 2 → primární zinkové ponoření → čištění tekoucí vodou x 2 → 20 % kyselina dusičná → čištění tekoucí vodou × 3 → sekundární zinkování → čištění tekoucí vodou x3 → (1-5%) předmáčení amoniakem → chemické pokovování nikl → čištění tekoucí vodou x2 → čištění čistou vodou → středně fosforově světlý chemický nikl popř. světlý chemický nikl s vysokým obsahem fosforu → čištění tekoucí vodou x3 → pasivace → čištění tekoucí vodou x3 → sušení a sušení → kontrola → balení

Hliníkový substrát na povrchu elektronických součástek, jako jsou polovodičová zařízení, často vyžaduje bezproudové niklování a bezproudové pokovování zlatem kvůli potřebě svařování. Průběh procesu je následující:

Odmaštění → alkalické leptání → leštění → první zinkování → odzinkování → roztok předúpravy → druhé zinkování → bezproudové niklování → moření prepreg → bezproudové zlacení → konečná úprava

3. Pasivace

Pasivace je úprava kovu v roztoku dusitanů, dusičnanů, chromátů nebo dvojchromanů, aby se na kovovém povrchu vytvořila vrstva chromátového pasivačního filmu. Často se používá jako dodatečná úprava zinkových a kadmiových povlaků ke zlepšení odolnosti povlaků proti korozi, ochraně neželezných kovů a přilnavosti nátěrových filmů.

Proces pasivace hliníku a slitiny hliníku:

Chromatační úpravou hliníku a jeho slitin lze získat jiný chemický konverzní film zcela odlišný od anodizace. Jeho složení je stejné jako chromátový film zinku a kadmia, což je komplexní sloučenina chrómu.

Rozdíl mezi hliníkovou anodou a chromátem --- Vodivé a nevodivé

Běžně používaná povrchová úprava hliníkového extrudovaného chladiče: 1. Čištění 2. Eloxování 3. Chromát

Běžně používaná povrchová úprava měděného chladiče: Antioxidace

4. Niklování

Způsob pokovování vrstvy niklu na kov nebo nějaký nekov elektrolytickými nebo chemickými metodami se nazývá niklování. Niklování zahrnuje galvanické pokovování a bezproudové niklování.

Galvanizace probíhá v elektrolytu složeném ze soli niklu, vodivé soli, pufru PH a smáčedla, pro anodu je použit kovový nikl. Při použití stejnosměrného proudu se na pokovené části nanese stejnoměrná a hustá poniklovaná vrstva. Jasný nikl se získává z roztoku pro pokovování se zjasňovačem, zatímco tmavý nikl se získává z elektrolytu bez zjasňovače.

Bezproudové pokovování se také nazývá autokatalytické pokovování. Specifický proces se týká procesu, při kterém jsou kovové ionty ve vodném roztoku redukovány redukčním činidlem a za určitých podmínek vysráženy na povrchu pevné matrice. Jak je definováno v ASTM b374 (Americká společnost pro testování a materiály), autokatalytické pokovování je „nanášení kovového povlaku řízenou chemickou redukcí, která je katalyzována nanášeným kovem nebo slitinou“. Tento proces se liší od posunového pokovování. Povlak lze plynule zahušťovat a samotný pokovený kov má také katalytickou schopnost.

Bezproudové niklování se běžně používá v průmyslu rozptylu tepla kvůli dobré pájitelnosti.

Populární Tagy: Heat Sink Basic Introduce, Čína, dodavatelé, výrobci, továrna, přizpůsobený, bezplatný vzorek, vyrobený v Číně