Les dissipateurs thermiques thermiques sont des composants essentiels dans divers appareils électroniques, des ordinateurs aux machines industrielles, car elles dissipent efficacement la chaleur pour assurer des performances et une longévité optimales. En tant que fournisseur de dissipateur thermique, on me pose souvent des questions sur les matériaux utilisés dans leur construction. Dans cet article de blog, je vais me plonger dans les matériaux couramment utilisés dans les dissipateurs thermiques, leurs propriétés et pourquoi ils sont choisis pour cette application cruciale.
Pipes de chaleur: le cœur du dissipateur thermique
Les caloches thermiques sont la clé des capacités de transfert de chaleur à haute efficacité des dissipateurs de chaleur. Ils se composent généralement de trois composants principaux: un tube scellé, une structure de mèche et un liquide de travail.
Tube scellé
Le matériau le plus courant pour le tube extérieur d'un caloduc est le cuivre. Le cuivre est favorisé en raison de son excellente conductivité thermique, qui est d'environ 401 W / (M · K). Cette conductivité thermique élevée permet de transférer rapidement de la chaleur de la source de chaleur à la section du condenseur du caloduc. De plus, le cuivre est relativement facile à travailler, permettant la fabrication de tueurs de chaleur dans diverses formes et tailles. Il a également une bonne résistance à la corrosion, assurant la fiabilité à long terme du caloduc.
Un autre matériau qui peut être utilisé pour le tube extérieur est l'aluminium. L'aluminium a une conductivité thermique d'environ 237 w / (m · k), ce qui est inférieur à celui du cuivre mais toujours suffisant pour de nombreuses applications. L'aluminium est plus léger et moins cher que le cuivre, ce qui en fait un choix efficace pour les turbacs dans les applications où le poids est une préoccupation ou où les performances thermiques élevées ne sont pas strictement nécessaires.
Structure de mèche
La structure de mèche à l'intérieur du caloduc joue un rôle crucial dans le renvoi du liquide de travail condensé à la section de l'évaporateur. Il existe plusieurs types de structures de mèche et différents matériaux sont utilisés pour eux.
La poudre de cuivre fritté est un choix populaire pour les matériaux de mèche. Le frittage est un processus où la poudre de cuivre est comprimée et chauffée pour former une structure poreuse. Cette structure poreuse fournit une grande surface pour l'action capillaire, qui est essentielle pour le retour du liquide de travail. Les mèches de cuivre frittées offrent des forces capillaires élevées, permettant un transport de liquide efficace même dans les géométries complexes des carrefères.
Les mèches rainurées sont également couramment utilisées. Ceux-ci peuvent être usinés directement dans la paroi intérieure du tube de tueurs de chaleur. Le cuivre est à nouveau le matériau principal des mèches rainurées en raison de ses bonnes propriétés thermiques et mécaniques. Les rainures fournissent un chemin pour que le fluide revienne vers l'évaporateur sous l'influence de l'action capillaire.
Liquide de travail
Le liquide de travail dans un caloduc est responsable du transfert de la chaleur par le changement de phase. L'eau est l'un des fluides de travail les plus couramment utilisés, en particulier pour les tuyaux de chaleur fonctionnant à des températures modérées (d'environ 20 ° C à 150 ° C). L'eau a une chaleur latente élevée de vaporisation, ce qui signifie qu'elle peut absorber une grande quantité de chaleur lorsqu'elle passe d'un liquide à un état de vapeur. Il est également non toxique et facilement disponible.
Pour les applications où des températures plus basses sont impliquées, comme dans les systèmes cryogéniques, des liquides comme l'ammoniac ou le méthanol peuvent être utilisés. L'ammoniac a une chaleur latente relativement élevée de vaporisation et peut fonctionner à des températures aussi basses que - 33 ° C. Le méthanol peut être utilisé dans une plage de température d'environ - 98 ° C à 65 ° C et a une bonne stabilité chimique.
Nageoires de dissipateur de chaleur
Les ailettes d'un dissipateur thermique à chaleur sont conçues pour augmenter la surface disponible pour la dissipation thermique. Ils sont en contact avec les caloches de chaleur et transfèrent la chaleur des turbacs à l'air environnant.
Aluminium
L'aluminium est le matériau le plus largement utilisé pour les ailettes de dissipateur de chaleur. Comme mentionné précédemment, il a une conductivité thermique relativement bonne et est léger. Il est également très malléable, ce qui facilite l'extrusion ou la machine dans diverses formes d'ailettes, telles que les ailettes droites, les ailettes à broches ou les nageoires dentelées. Les nageoires en aluminium peuvent être anodisées pour améliorer leur résistance et leur apparence de corrosion. Le processus d'extrusion de l'aluminium pour les ailettes de dissipateur thermique est bien établi et permet la production de nageoires avec des géométries complexes à un coût relativement faible. Vous pouvez en savoir plus sur les processus d'extrusion, tels queExtrusion de profil de magnésium, qui partagent certaines similitudes avec l'extrusion en aluminium utilisé pour les ailerons du dissipateur de chaleur.
Cuivre
Les ailettes en cuivre sont également utilisées dans les applications de puits de chaleur à haute performance. En raison de leur conductivité thermique plus élevée par rapport à l'aluminium, les nageoires en cuivre peuvent transférer la chaleur plus efficacement. Cependant, le cuivre est plus lourd et plus cher que l'aluminium. Les ailettes en cuivre sont souvent utilisées en conjonction avec des turbacs en cuivre pour maximiser les performances thermiques globales du dissipateur thermique. Ils peuvent être fabriqués par des processus tels que l'estampage ou l'usinage. Pour plus d'informations sur les processus d'estampage, vous pouvez visiterPièces d'estampage en tôle en acier inoxydable, qui donne un aperçu des techniques de fabrication similaires.
Assiette de base
La plaque de base d'un dissipateur de chaleur à chaleur est en contact direct avec la source de chaleur, comme un processeur ou un transistor de puissance. Il est responsable de l'absorption de la chaleur de la source et de la transfert vers les caloches de chaleur.
Cuivre
Le cuivre est le matériau préféré pour les plaques de base dans les dissipateurs de chaleur à haute performance. Sa conductivité thermique élevée garantit que la chaleur est rapidement transférée de la source de chaleur vers les tueurs de chaleur. Les plaques de base en cuivre peuvent être usinées pour avoir une surface très plate, ce qui est important pour un bon contact thermique avec la source de chaleur. Ils peuvent également être plaqués avec du nickel ou d'autres métaux pour améliorer la résistance à la corrosion et prévenir l'oxydation.
Aluminium
Les plaques de base en aluminium sont utilisées dans des applications plus sensibles à des coûts. Ils sont plus légers et moins chers que les plaques de base en cuivre. Cependant, en raison de leur conductivité thermique plus faible, ils peuvent ne pas être aussi efficaces pour transférer la chaleur aussi rapidement que les plaques de base en cuivre. Dans certains cas, les plaques de base en aluminium sont utilisées en combinaison avec des turbacs en cuivre pour équilibrer les coûts et les performances.
Autres composants et matériaux de jointure
En plus des composants principaux mentionnés ci-dessus, les dissipateurs de chaleur à chaleur peuvent également avoir d'autres pièces, telles que les supports de montage et les pinces. Ceux-ci sont souvent en acier ou en aluminium, selon la résistance et le poids requis.
Les matériaux d'adhésion sont également cruciaux pour assembler les différents composants du dissipateur thermique. La soudure est une méthode courante pour rejoindre les caloducs à la plaque de base et aux ailerons. Plomb - Les soldats libres sont souvent utilisés en raison des réglementations environnementales. Les adhésifs époxy peuvent également être utilisés dans certaines applications, en particulier lorsqu'une méthode d'adhésion plus flexible ou moins invasive est requise. Pour plus d'informations sur les services de fabrication connexes, tels queService de soudage en tôlerie, qui peut être pertinent pour l'assemblage des composants du dissipateur de chaleur, vous pouvez suivre le lien fourni.
Conclusion
Les matériaux utilisés dans les dissipateurs thermiques à chaleur sont soigneusement sélectionnés en fonction de leurs propriétés thermiques, de leurs coûts, de leur poids et de leur fabrication. Le cuivre et l'aluminium sont les principaux matériaux de la plupart des composants, chacun ayant ses propres avantages et applications. Le choix des matériaux dépend des exigences spécifiques de l'application, telles que la capacité de dissipation de chaleur nécessaire, la plage de température de fonctionnement et le budget.
En tant que fournisseur de dissipateurs de chaleur thermique, j'ai l'expertise et les ressources pour fournir des dissipateurs de chaleur de haute qualité adaptés à vos besoins spécifiques. Que vous soyez dans le secteur électronique, automobile ou industriel, nous pouvons offrir des solutions personnalisées en utilisant les matériaux les plus appropriés. Si vous êtes intéressé à acheter des dissipateurs de chaleur thermique ou à avoir des questions sur nos produits, n'hésitez pas à nous contacter pour une discussion détaillée et à démarrer le processus d'approvisionnement.
Références
- Incropera, FP et Dewitt, DP (2002). Fondamentaux de la chaleur et du transfert de masse. John Wiley & Sons.
- Kakac, S. et Pramuanjaroenkij, A. (2005). TIR TIR: Théorie, conception et applications. Butterworth - Heinemann.
- Comité du manuel ASM. (2004). Handbook ASM, Volume 2: Propriétés et sélection: alliages non ferreux et matériaux spéciaux. ASM International.