سلام! به عنوان تامین کننده هیت سینک های Stacked Fin، من در مورد تاثیر ضریب انبساط حرارتی مواد مورد استفاده در این هیت سینک ها بر قابلیت اطمینان آنها بسیار فکر کرده ام. بیایید درست در این موضوع شیرجه بزنیم و بررسی کنیم.
ابتدا اجازه دهید در مورد چیستی هیت سینک باله ای انباشته صحبت کنیم. این یک نوع هیت سینک است که از چند باله تشکیل شده است که روی هم قرار گرفته اند. این هیت سینک ها به طور گسترده ای در دستگاه های مختلف الکترونیکی برای دفع گرما و خنک نگه داشتن قطعات مورد استفاده قرار می گیرند. کارایی و قابلیت اطمینان یک هیت سینک پره انباشته برای عملکرد مناسب تجهیزات الکترونیکی که در آن نصب شده است بسیار مهم است.
اکنون، ضریب انبساط حرارتی معیاری است که نشان می دهد یک ماده در زمان تغییر دمای آن چقدر منبسط یا منقبض می شود. مواد مختلف دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، فلزات عموماً دارای ضرایب انبساط حرارتی نسبتاً بالایی هستند، در حالی که برخی از سرامیک ها دارای ضریب انبساط حرارتی کمتری هستند.
هنگامی که صحبت از یک هیت سینک باله ای انباشته می شود، مواد مورد استفاده در ساخت آن، مانند پره ها و پایه، می توانند ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی داشته باشند. این تفاوت می تواند منجر به مشکلاتی شود که بر قابلیت اطمینان هیت سینک تأثیر می گذارد.
یکی از مشکلات اصلی استرس حرارتی است. هنگامی که دمای هیت سینک تغییر می کند، مواد با ضریب انبساط حرارتی متفاوت با سرعت های مختلف منبسط یا منقبض می شوند. این می تواند استرس را در ساختار هیت سینک ایجاد کند. با گذشت زمان، این تنش می تواند باعث ایجاد ترک یا لایه برداری در باله ها یا اتصالات بین باله ها و پایه شود. به عنوان مثال، اگر باله ها ضریب انبساط حرارتی بالاتری نسبت به پایه داشته باشند، با افزایش دما، پره ها بیشتر از پایه منبسط می شوند. این می تواند فشار زیادی به مفاصل وارد کند و در دراز مدت ممکن است مفاصل شروع به از کار افتادن کنند.
موضوع دیگر تاثیر بر تماس بین هیت سینک و منبع حرارت است. یک تماس خوب بین هیت سینک و قطعه ای که باید خنک شود برای انتقال گرما کارآمد ضروری است. با این حال، به دلیل انبساط حرارتی دیفرانسیل، شکل هیت سینک ممکن است کمی تغییر کند. این می تواند منجر به تماس ضعیف بین هیت سینک و منبع گرما شود و راندمان انتقال حرارت را کاهش دهد. در نتیجه، دمای قطعه ممکن است افزایش یابد که می تواند بر عملکرد و طول عمر آن تأثیر بگذارد.
بیایید نگاهی دقیقتر به برخی از مواد رایج مورد استفاده در هیت سینکهای پرهای انباشته و ضرایب انبساط حرارتی آنها بیندازیم. آلومینیوم یک ماده محبوب برای هیت سینک است زیرا رسانایی حرارتی خوبی دارد و وزن نسبتاً سبکی دارد. ضریب انبساط حرارتی آن در حدود 23 x 10^-6 / ° C است. از سوی دیگر، مس دارای رسانایی حرارتی بالاتر است، اما همچنین دارای ضریب انبساط حرارتی نسبتاً بالایی در حدود 17×10^-6 /°C است. اگر از ترکیبی از پره های آلومینیومی و پایه مسی در یک هیت سینک پره ای انباشته استفاده کنیم، باید از مسائل تنش حرارتی بالقوه به دلیل تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی آنها آگاه باشیم.
برای کاهش این مشکلات، می توانیم چندین رویکرد را در پیش بگیریم. یک گزینه این است که مواد با ضریب انبساط حرارتی مشابه را با دقت انتخاب کنید. با استفاده از موادی که با سرعت های مشابه منبسط و منقبض می شوند، می توانیم تنش حرارتی درون هیت سینک را کاهش دهیم. به عنوان مثال، میتوانیم از ساختار تمام آلومینیومی برای هیت سینک بالهای انباشته استفاده کنیم تا انبساط دیفرانسیل را به حداقل برسانیم.
روش دیگر استفاده از تکنیک های اتصال مناسب است. به عنوان مثال، استفاده از چسب یا روش لحیم کاری با کیفیت بالا می تواند به مقاومت بهتر در برابر تنش حرارتی کمک کند. این روش های اتصال می تواند تنش را به طور یکنواخت در سراسر مفاصل توزیع کند و از شکست زودرس جلوگیری کند.
اکنون بیایید سینک های حرارتی پره ای انباشته را با انواع دیگر هیت سینک ها مقایسه کنیم. وجود داردهیت سینک ریخته گری قالب،هیت سینک اکسترود شده، وهیت سینک باله ای Skived Fin. سینک های حرارتی دایکاست با تزریق فلز مذاب به داخل قالب ساخته می شوند. آنها می توانند اشکال پیچیده ای داشته باشند، اما مواد مورد استفاده در ریخته گری دایکست ویژگی های انبساط حرارتی خاص خود را دارند. هیت سینک های اکسترود شده با فشار دادن یک فلز گرم شده از طریق قالب تشکیل می شوند. آنها معمولا ساختار یکنواخت تری دارند، اما انتخاب مواد و ضریب انبساط حرارتی آنها همچنان در قابلیت اطمینان آنها نقش دارد. هیت سینک های باله دار با استفاده از یک بلوک فلزی برای تشکیل باله ها ایجاد می شوند. مشابه هیت سینک های باله ای انباشته شده، انبساط حرارتی تفاضلی مواد می تواند بر عملکرد و قابلیت اطمینان آنها تأثیر بگذارد.
از نظر قابلیت اطمینان، هیت سینک های پره ای انباشته مزایا و چالش های خاص خود را دارند. از یک طرف، آنها می توانند سطح بزرگی را برای اتلاف گرما فراهم کنند که برای خنک کردن اجزای پرقدرت عالی است. از سوی دیگر، همانطور که بحث کردیم، موضوع انبساط حرارتی دیفرانسیل باید به دقت مدیریت شود.
به عنوان یک تامین کننده، ما اهمیت اطمینان از قابلیت اطمینان هیت سینک های باله ای را درک می کنیم. ما آزمایشهای زیادی را در طول فرآیند تولید انجام میدهیم تا عملکرد هیت سینکها را در شرایط دمایی مختلف ارزیابی کنیم. ما همچنین با مشتریان خود برای درک نیازهای خاص آنها کار می کنیم و مناسب ترین مواد و طرح ها را برای به حداقل رساندن تأثیر اختلاف ضریب انبساط حرارتی توصیه می کنیم.
اگر در بازار هیت سینک های باله ای با کیفیت بالا یا هر نوع هیت سینک دیگری مانندهیت سینک ریخته گری قالب،هیت سینک اکسترود شده، یاهیت سینک باله ای Skived Fin، ما اینجا هستیم تا کمک کنیم. ما میتوانیم اطلاعات دقیقی در مورد مواد، فرآیند تولید و نحوه رسیدگی به مسائل مربوط به انبساط حرارتی برای اطمینان از قابلیت اطمینان محصولات خود در اختیار شما قرار دهیم. اگر سؤالی دارید یا می خواهید در مورد نیازهای خاص خود صحبت کنید، برای مذاکره در مورد خرید با ما تماس بگیرید.
مراجع
- Incropera، FP، DeWitt، DP، Bergman، TL، & Lavine، AS (2007). مبانی انتقال حرارت و جرم وایلی.
- هولمن، جی پی (2010). انتقال حرارت مک گراو - هیل.
