Conceptos básicos del disipador de calor
Los disipadores de calor son uno de los componentes más fundamentales en la refrigeración de equipos electrónicos. Para cualquier fuente de calor que no pueda enfriarse adecuadamente mediante su propio enfriamiento conductivo y requiera un enfriamiento más eficiente que un disipador de calor, se requiere un disipador de calor para alejar el calor de la fuente de calor y disiparlo mediante una conducción o convección más optimizada.
El radiador se compone principalmente de una base y aletas. La base suele ser la superficie plana que está en contacto con la fuente de calor y distribuye el calor desde el punto caliente hasta las aletas. Las aletas se pueden cortar o construir en cualquier cantidad de formas geométricas, que generalmente son perpendiculares a la base para difundir el calor. El objetivo es optimizar la superficie del disipador de calor para que se transfiera y disipe la mayor cantidad de calor.
Con raras excepciones, los disipadores de calor están hechos de metal térmicamente conductor, más comúnmente aluminio. Con una conductividad térmica de 235 W/Kelvin por metro, el aluminio es liviano y económico, lo que lo hace ideal para radiadores más livianos y rentables. El cobre también es una opción popular. Aunque el cobre es más caro y pesado, puede ser necesario para aplicaciones de alto rendimiento debido a su alta conductividad térmica de 400 W/mK.
Finalmente, los ingenieros suelen clasificar los disipadores de calor como de convección 'natural' o convección 'forzada'. Los disipadores de calor de convección natural (pasivos) maximizan la superficie y conducen el calor sin agregar componentes activos. Los radiadores de convección forzada (activos) están diseñados para utilizar componentes como ventiladores y sopladores para forzar el aire más frío a través de las aletas, creando turbulencias y aumentando el rendimiento de refrigeración del radiador.
1.Nivel del tablero de estampado
Los disipadores de calor a nivel de placa se pueden estampar o extruir. Los radiadores estampados están hechos de chapa que se somete a un proceso de estampado progresivo, donde cada estampado de metal agrega detalle y funcionalidad a medida que pasa por el troquel de estampado. Las geometrías de disipador de calor estampadas están diseñadas para tipos de paquetes electrónicos específicos para garantizar un ajuste y funcionalidad óptimos en la PCB. Estos disipadores de calor pueden ser pasivos o activos, basándose en la adición de ventiladores, que a menudo se utilizan para aumentar el flujo de aire en toda la placa o sistema.
Ventaja:
a. Ideal para aplicaciones de baja potencia (0-5 W)
b. Opciones para un montaje rápido y sencillo
do. bajo costo
d. Gran capacidad escalable
mi. Opciones de catálogo para todo tipo de embalaje.
Deficiencia :
a. No apto para aplicaciones superiores a 5W
b. Límite de tamaño, no mayor a 50 mm
do. Solo se puede utilizar en un dispositivo; no se puede utilizar para enfriar varias fuentes de calor.
2.Aluminio extruido
El aluminio extruido es uno de los métodos de fabricación más populares y rentables. Los tamaños de radiadores extruidos varían según la aplicación, desde más pequeños para aplicaciones a nivel de placa hasta más grandes para aplicaciones de potencia media. Pueden diseñarse para enfriamiento pasivo o activo dependiendo de la forma y el espaciado de las aletas. Los disipadores de calor extruidos a nivel de placa son comunes en paquetes como BGA y FPGA.
La elección del disipador de calor extruido adecuado depende en gran medida del factor de forma deseado. Los disipadores de calor extruidos se fabrican creando un molde de perfil que determina la densidad, el espaciado y la longitud de las aletas, así como la altura y el ancho de la base. El aluminio ablandado se empuja dentro del molde para formar una varilla larga, llamada varilla en bruto, con el mismo perfil y dimensiones que el molde. Luego, las barras se cortan en barras/rectángulos de forma estándar más pequeños o en longitudes personalizadas. Estos se mecanizan y acaban aún más para crear radiadores personalizados. El proceso es rápido, rentable y escalable; Es por eso que muchas personas consideran primero los disipadores de calor extruidos cuando buscan una solución.
Ventaja:
a. Ideal para aplicaciones de potencia baja a media
b. Rápido y rentable
do. Gran capacidad escalable
d. Personalización sencilla
mi. Construcción de una sola pieza con resistencia térmica limitada.
Defecto:
a. No apto para aplicaciones de alta potencia.
b. Restricciones de tamaño: no más de aproximadamente 23 pulgadas de ancho por 47 pulgadas de largo
do. Limitaciones de acabado para tamaños más grandes
3. Disipador de calor de aleta cortada
El biselado es un método para mecanizar materiales hechos de una sola pieza de metal en el que las capas se cortan desde la parte superior de la base. Las capas se pliegan perpendicularmente a la base y el proceso se repite periódicamente para crear las aletas. La construcción de una sola pieza reduce la resistencia térmica porque no hay costuras ni material entre las aletas y la base. El proceso también permite una alta densidad de aletas y geometrías de aletas delgadas, lo que da como resultado una mayor superficie del disipador de calor y un mejor rendimiento de transferencia de calor.
A diferencia de los disipadores de calor extruidos, los disipadores de calor de aletas biseladas no dependen de herramientas ni de múltiples pasos; en su lugar, utilizan una herramienta de corte, lo que se traduce en menores costos de herramientas, mayor flexibilidad de diseño y creación de prototipos más rápida.
Ventaja:
a. Refrigeración más eficiente y mejor rendimiento
b. Aletas delgadas y capacidades de alta densidad de aletas.
do. Reducir los costos de moldes
d. Fabricación económica de cobre.
Defecto:
a. No apto para aplicaciones de alta potencia.
b. límite de tamaño
do. Las aletas delgadas pueden ser más frágiles
d. No propicio para grandes cantidades.
4. Aleta unida y disipador de calor de aleta soldada
Un disipador de calor de aletas adheridas es un conjunto de dos piezas que consta de una base extruida o mecanizada con ranuras o canales y aletas que están unidas con un adhesivo térmicamente conductor, generalmente una conexión de anillo de oxiresina o soldadura. Para mejorar la integridad estructural y el rendimiento térmico, estas estructuras a veces se sueldan para mejorar la unión térmica y mecánica.
Las aletas generalmente se estampan a partir de bobinas o se cortan a partir de láminas delgadas, mientras que la base generalmente se extruye, se funde a presión o se mecaniza. Las bases también pueden incluir integración térmica adicional, como tubos de calor integrados o cámaras de vapor, para un rendimiento aún mayor. Al admitir más aletas y más largas y una personalización adicional, los disipadores de calor adheridos brindan un mayor rendimiento y una mayor superficie en un espacio más pequeño.
Ventaja:
a. Tamaño más pequeño, ideal para aplicaciones con espacio limitado
b. Alto rendimiento térmico
do. Adecuado para convección forzada, sin límite de longitud del flujo de aire
d. Espaciamiento reducido de aletas
mi. Alta relación de aspecto de las aletas
F. Fácil de integrar y alta flexibilidad de diseño
gramo. Reducir los costos de moldes
Defecto:
a. No apto para aplicaciones de alta vibración o impacto.
b. No se puede utilizar cuando se requiere que la resistencia térmica sea inferior a 0,01°C/W.
5. Disipador de calor con aleta de cremallera
La pila de aletas de cremallera está hecha de una serie de aletas de chapa metálica estampadas individuales que se pliegan y cierran juntas mediante una función de enclavamiento. Las longitudes de las aletas y los espacios varían según el troquel de estampado. Las aletas pueden cerrarse para formar conductos con aletas o dejarse abiertas para un flujo de aire multidireccional según los requisitos de la aplicación. Las pilas de aletas suelen estar soldadas, soldadas o con epoxi a la base del disipador de calor o al tubo de calor para lograr un conjunto térmico completo. La conexión de las aletas superior e inferior aumenta la estabilidad mecánica y hace que el disipador de calor sea más duradero. Las pilas de aletas tipo cremallera ofrecen un alto grado de flexibilidad de diseño y se pueden utilizar en soluciones altamente integradas utilizando una variedad de tecnologías, desde tuberías de calor integradas y de transporte y cámaras de vapor hasta ventiladores y sistemas grandes.
Ventaja:
a. Alto rendimiento térmico
b. Ideal para convección forzada
do. Fácil de integrar y alta flexibilidad de diseño
d. Reducir los costos de moldes
mi. peso más ligero
F. Se puede utilizar para mejorar la eficiencia de la tubería de calor.
gramo. Mejorar la integridad mecánica
Defecto:
Algunas limitaciones de los requisitos de baja resistencia térmica.
6.Aletas plegables
Las aletas plegadas se construyen sometiendo láminas de metal a un proceso de plegado para crear una variedad de formas geométricas con mayor superficie. Aunque estas aletas se pueden utilizar en una variedad de tecnologías, incluidas placas frías líquidas; a menudo están unidos o soldados a una base para formar un disipador de calor.
Ventaja:
a. Mayor área de superficie y eficiencia de las aletas.
b. Alta densidad de flujo de calor
do. Más opciones de materiales
d. peso ligero
Defecto:
a. Lo mejor es cuando el aire se canaliza directamente al radiador.
b. Puede incurrir en costos más altos
7.Disipador de calor de fundición a presión
El disipador de calor de fundición a presión es una estructura de una sola pieza. Están destinados principalmente a la producción de gran volumen en aplicaciones sensibles al peso, que requieren una excelente calidad de superficie o tienen geometrías muy complejas. Estas soluciones se logran vertiendo una aleación térmicamente conductora en un molde personalizado de forma casi neta, luego mecanizando y acabando ligeramente para obtener el producto final.
Ventaja:
a. Ideal para aplicaciones de alto volumen y alto rendimiento
b. Adecuado para geometrías complejas
do. Resistencia térmica baja o nula
Defecto:
Alto coste inicial único del molde
Para disipadores de calor diversificados, Winshare Thermal Energy tiene capacidades de personalización profesionales y mercados de aplicaciones diversificados, y puede personalizar productos de refrigeración para diferentes sistemas para los clientes. Mientras tanto, tendremos en cuenta muchos factores al diseñar el radiador y continuaremos optimizando y mejorando el diseño del radiador. Si tiene alguna otra pregunta sobre los disipadores de calor o necesita una solución de refrigeración adecuada para su negocio, no dude en dejar un comentario o comunicarse con Winshare por correo electrónico.
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