بهترین درمان های سطحی برای سینک های حرارتی

مقدمه

هیت سینک‌ها{0}}معمولاً از آلومینیوم یا مس ساخته می‌شوند-گرما را از وسایل الکترونیکی بیرون می‌کشند و به هوای اطراف خود فشار می‌دهند. شما آنها را در همه جا پیدا خواهید کرد: در داخل کامپیوترها، روشنایی، دستگاه های برق، شما نام ببرید. برای کمک به ماندگاری بیشتر و عملکرد بهتر، شرکت ها اغلب سطوح خود را درمان می کنند. مواردی مانند آنودایز، آبکاری فلز، یا پوشش‌های خاص فقط از باله‌ها در برابر زنگ زدگی محافظت نمی‌کنند. همچنین به آنها کمک می کند تا گرما را به طور موثرتری دفع کنند. هر درمان با مجموعه ای از مزایا و معایب خود همراه است. برخی عملکرد حرارتی را افزایش می دهند، برخی با خوردگی مقابله می کنند و برخی فقط هزینه ها را کاهش می دهند. بیایید نگاهی دقیق‌تر به آنودایز کردن، آبکاری و روکش‌های روی سینک‌های حرارتی بیندازیم و ببینیم که هر کدام در مورد کارایی، حفاظت و قیمت چگونه روی هم می‌آیند.

سینک های حرارتی آندایزینگ: انتشار و دوام

آنودایز کردن فرآیندی است-برای سخت‌تر کردن و ماندگاری بیشتر غرق‌های حرارتی آلومینیومی. نحوه عملکرد آن به این صورت است: شما یک جریان الکتریکی از فلز عبور می دهید که لایه اکسید طبیعی آن را به یک پوسته سخت و متخلخل تبدیل می کند. این پوسته کارهای زیادی انجام می دهد. این سینک حرارتی را از خوردگی و سایش در امان نگه می‌دارد-بنابراین در برابر چیزهایی مانند رطوبت یا هوای شور بسیار بهتر از آلومینیوم معمولی مقاومت می‌کند. شما همچنین عایق الکتریکی عالی را از این معامله دریافت می کنید، بنابراین وقتی قطعات شما در بسته بندی محکم بسته بندی می شوند، خطر کمتری برای شورت برقی وجود دارد.

اما جادوی واقعی، حداقل برای خنک کردن، با انتشار سطحی اتفاق می افتد. آلومینیوم لخت به سختی گرما را ساطع می کند. میزان انتشار آن در حدود 0.04 تا 0.06 است، که به این معنی است که بیشتر به جای اینکه اجازه دهد گرما را خارج کند، گرما را پس می‌زند. با این حال، هنگامی که آن را آنودایز می کنید، این عدد به 0.8 یا حتی 0.9 می رسد. این یک جهش عظیم است-به طور ناگهانی، یک هیت سینک آنودایز سیاه رنگ می تواند گرما را 15 تا 20 برابر موثرتر از یک هیت سینک ساده ساطع کند. اگر با خنک کننده غیرفعال یا شرایطی که جریان هوا محدود است، سر و کار دارید، بسیار بزرگ است. کارشناسان می گویند که سینک های حرارتی آنودایز مشکی می توانند خنک کننده تابشی را 8 تا 10 برابر در مقایسه با آلومینیوم خالی افزایش دهند و این به معنای قطعات خنک تر است، به خصوص در تنظیمات کوچک یا فشرده.

اکنون، خود لایه آنودایز نازک است-معمولاً فقط 5 تا 25 میکرون برای مواد استاندارد-بنابراین جریان گرما را از طریق فلز کند نمی‌کند. شما کمی مقاومت حرارتی اضافی دریافت می کنید، شاید 5 تا 10٪ بیشتر، اما برآمدگی در انتشار بیشتر از آن، آن را جبران می کند. اگر زیاده روی کنید و از "آندایزینگ سخت" بسیار ضخیم (25 تا 100 میکرون) استفاده کنید، بله، شروع به گرم شدن سینک خواهید کرد زیرا لایه حرارت کمی بیشتر را مسدود می کند. اما در شرایط عادی، مبادله{12}} جزئی است و معمولاً ارزش آن را دارد.

چیزهای بیشتری در مورد آندایز کردن وجود دارد. این فرآیند امتحان شده-و-درست است، در مقیاس کار می‌کند و معمولاً نسبت به پوشش‌های تخصصی فانتزی ارزان‌تر است. به علاوه، سطح متخلخل به خوبی رنگ را می گیرد، بنابراین می توانید سینک های حرارتی را در انواع رنگ ها بدون به هم زدن قدرت خنک کنندگی آنها دریافت کنید. تحقیقات نشان می‌دهد که رنگ واقعاً برای تشعشعات حرارتی مهم نیست-یک روکش آنودایز شفاف به همان اندازه سیاه سرد می‌شود.

خط پایین: سینک های حرارتی آنودایز شده به دلایلی مورد علاقه هستند. آنها در برابر خوردگی مقاومت می کنند، گرما را مانند چمپ تابش می کنند و در انجام آن خوب به نظر می رسند. اگر لایه اکسیدی بیش از حد ضخیم شود، تنها نقطه ضعف واقعی افت جزئی در رسانش حرارتی است، اما با آندایز استاندارد، این مشکل بزرگی نیست. تعادل هوشمندانه حفاظت و عملکرد را دریافت می کنید.

سینک های حرارتی آبکاری: رسانایی و حفاظت

آبکاری یک هیت سینک به معنای افزودن یک لایه فلزی نازک-نیکل، قلع، نقره یا گاهی اوقات طلا- درست روی سطح است. مردم معمولاً این کار را با سینک‌های مسی یا فولادی و گاهی اوقات با آلومینیوم انجام می‌دهند، هرچند که زیرپوش خاصی می‌گیرد. دلیل بزرگ آبکاری؟ حفاظت در برابر خوردگی. به عنوان مثال، قرار دادن نیکل یا قلع روی مس، از اکسید شدن و خوردگی آن جلوگیری می کند، که به گرما سینک کمک می کند در محیط های مرطوب یا سخت به خوبی کار کند. اساساً پوشش فلزی مانند یک سپر عمل می کند و هوا و رطوبت را خارج می کند و باعث می شود که قطعه بیشتر دوام بیاورد.

لایه های آبکاری شده، برخلاف لایه های آنودایز شده، همچنان گرما و الکتریسیته را هدایت می کنند. آبکاری نیکل الکترولس به این دلیل که در برابر خوردگی سخت است و همچنان گرما را هدایت می کند برجسته است. یک لایه نیکل دارای رسانایی گرمایی حدود 90 W/m·K-کمتر از مس (حدود 400 W/m·K) یا آلومینیوم (حدود 200 W/m·K) است- اما همچنان کار را انجام می‌دهد. حتی یکی از کارشناسان صنعت می گوید: «اگر می خواهید حداکثر انتقال حرارت را داشته باشید، نیکل بدون الکترو بهترین پوشش است» و آبکاری نیکل هم از نظر حرارتی و هم از نظر الکتریکی رسانا می ماند. آبکاری نقره حتی بالاتر می رود (حدود 429 W/m·K) و در دنده‌های{10}با عملکرد بسیار بالا ظاهر می‌شود، اگرچه با گذشت زمان کدر می‌شود. آبکاری طلا (318 W/m·K) معمولاً در کاربردهای هوافضا یا RF که در آن پایداری بیشترین اهمیت را دارد، ظاهر می‌شود.

اکثر آبکاری ها فقط چند میکرون ضخامت دارند، بنابراین به سختی مقاومت حرارتی را اضافه می کنند. برای نیکل، مقاومت اضافی حدود 0.2 K·cm²/W-آنقدر کوچک است که برای اکثر طرح ها اهمیتی ندارد. بر خلاف رنگ، آبکاری فلز به سختی عایق می شود، زیرا خود فلز گرما را به خوبی حمل می کند. با این حال، آبکاری ارزان نیست. هزینه به فلز بستگی دارد: قلع و نیکل بد نیستند، اما نقره و طلا می توانند به سرعت گران شوند. همچنین، آبکاری آلومینیوم ساده نیست-شما به مراحل تمیز کردن اضافی یا یک لایه پایه خاص نیاز دارید که به دردسر می‌افزاید.

خط پایین: آبکاری سینک های حرارتی به شما مقاومت در برابر خوردگی جامد می دهد بدون اینکه انتقال گرما را مختل کند. این امر به ویژه برای سینک های مسی رایج است (زیرا مس دوست دارد خورده شود) و هر جایی که می خواهید یک روکش براق و تمیز مانند کانکتورها داشته باشید. مبادله-مبلغ است؟ هزینه بالاتر و گاهی اوقات مشکلات خوردگی گالوانیکی-مثل خراشیده شدن نیکل نازک روی آلومینیوم. اما برای مشاغل{5}}با قابلیت اطمینان بالا، معمولاً ارزشش را دارد. یک صفحه نیکل یا قلع خوب باعث می شود که سینک حرارتی برای مدت طولانی کار کند.

هیت سینک با انواع مختلف پرداخت سطح

پوشش‌های هیت سینک: پرداخت‌های زیبایی و عایق

پوشش‌های هیت سینک معمولاً به معنای رنگ‌ها، پوشش‌های پودری یا لایه‌های پلیمری هستند که پس از ساخته شدن هیت سینک روی آن‌ها سیلی می‌خورد. این لایه‌ها بسیار ضخیم‌تر از آنودایز هستند-30 تا 100 میکرون فکر می‌کنید-و صادقانه بگوییم، آنها برای محافظت از قطعه یا زیبا جلوه دادن آن وجود دارند، نه برای کمک به خنک شدن بهتر آن. در واقع، پوشش به یک مانع حرارتی واقعی تبدیل می شود. یکی از طراحان هیت سینک به صراحت بیان کرد: «سینک های حرارتی را رنگ نکنید». رنگ یک لایه نازک و عایق به جا می گذارد که انتقال حرارت را کند می کند. حتی یک کت مشکی مات، که برخی از مردم فکر می‌کنند ممکن است کمک کند، در واقع عملکرد را کمی کاهش می‌دهد. هدایت حرارتی و ضخامت کم آن مانع از آن می شود.

اکنون، یک پیچ و تاب وجود دارد. پوشش ها تابش سطحی را افزایش می دهند. یک روکش سیاه خوب می تواند تابش بین 0.4 تا 0.8 داشته باشد که بسیار بهتر از فلز براق است. بنابراین، بله، یک هیت سینک رنگ شده گرما را با کارایی بیشتری ساطع می کند. اما نکته مهم اینجاست: این افزایش به ندرت این واقعیت را جبران می کند که پوشش جریان گرما را از خود فلز مسدود می کند. داده‌های ProtoLabs نشان می‌دهد که پوشش‌های پودری می‌توانند عملکرد حرارتی را 20 تا 50 درصد در{9}}هیت سینک‌های با قدرت بالا کاهش دهند. بنابراین، سینک‌های رنگ‌شده در نهایت داغ‌تر می‌شوند، به‌خصوص زمانی که اوضاع شدیدتر می‌شود. برخی از تولیدکنندگان رنگ‌های «تخلیه‌کننده حرارتی» را ارائه می‌کنند، اما همانطور که یکی از مهندسان اشاره کرد، زمانی که اختلاف دما زیاد نباشد، فلز لخت در واقع بر قطعات روکش‌شده ضربه می‌زند.

نوع دیگری از پوشش{0}}روکش های تبدیلی مانند کرومات یا فسفات وجود دارد. اینها داستان متفاوتی است. آنها بسیار نازک هستند، فقط کسری از میکرون هستند و درست به فلز متصل می شوند. آنها به سختی انتقال حرارت را لمس می کنند، اما به چسبندگی رنگ کمک می کنند و کمی محافظت در برابر خوردگی اضافه می کنند.

خط پایین: مردم از پوشش های پلیمری روی سینک های حرارتی برای ظاهر یا عایق الکتریکی استفاده می کنند، نه برای خنک سازی بهتر. آنها قطعه را تیز نشان می دهند و به جلوگیری از خراش یا شورت برقی کمک می کنند، اما همیشه یک ضربه جزئی به عملکرد حرارتی وارد می شود. در وسایل LED کم مصرف یا وسایل مصرفی که ظاهر اهمیت دارد، معمولاً یک پوشش پودری سیاه یا سفید خوب است. اما وقتی صحبت از کارکرد{4} بالا می‌شود، مهندسان از رنگ غلیظ روی سینک‌های حرارتی حیاتی دوری می‌کنند.

مقایسه عملکرد و کارایی

بنابراین، چگونه این درمان ها در خلاص شدن از شر گرما به کار می روند؟ این واقعاً به نحوه خنک کردن چیزها مربوط می شود. اگر به خنک‌کننده غیرفعال تکیه می‌کنید-بدون فن، فقط جریان هوای طبیعی خوب قدیمی-افزایش انتشار، تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند. اینجاست که آنودایز سیاه یا پوشش های خاص به معنای واقعی و مجازی می درخشد. آنها به هیت سینک اجازه می دهند تا گرمای بیشتری را از طریق تشعشع خارج کند. یک هیت سینک کوچک غیرفعال بگیرید: اگر آن را آنودایز سیاه کنید، می توانید دمای آن را 10 تا 20 درصد کاهش دهید، فقط با اجازه دادن به تابش بهتر.

اما هنگامی که یک فن را وارد می‌کنید و به خنک‌کننده{0} اجباری هوا می‌روید، جابجایی جابجا می‌شود. ناگهان، آن پوشش فانتزی با قابلیت انتشار بالا-تنها کمی کمک می‌کند-فقط چند درصد بهبود پیدا کند، هیچ چیز چشمگیری.

حالا در مورد فلزات آبکاری شده چطور؟ به عنوان مثال، سینک‌های{0}}نیکل اندود شده، همچنان گرما را تقریباً به خوبی آلومینیوم خالی منتقل می‌کنند. یکی از مهندسان حتی به صراحت بیان کرد: پوشش های آنودایز شده گرما را به اندازه آبکاری فلزات منتقل نمی کنند. گفتنی است، یک لایه آنودایز نازک-فقط چند میکرون ضخامت-در واقع مانعی برای هدایت نمی‌کند. تصویر بزرگتر: هیت سینک های آنودایز شده یا رنگ شده همه در مورد تابش گرما هستند، در حالی که نمونه های آبکاری شده بر هدایت آن و مقاومت در برابر خوردگی تمرکز می کنند.

به طور خلاصه: سینک‌های آنودایز مشکی در تابش گرما{0}}گاهی 8 تا 10 برابر بهتر از فلز لخت هستند. از طرف دیگر آبکاری سطح را به اندازه فلز خام رسانا نگه می دارد. اکثر طراحان آندایزینگ را بهترین انتخاب برای خنک کننده غیرفعال می دانند. اما اگر نگران زنگ زدگی یا سایش طولانی مدت- هستید، آبکاری حرف اول را می زند. در سیستم های دارای فن یا خنک کننده مخلوط، تفاوت ها کمتر می شود. در واقع، با سینک‌های{9}}فن خنک‌شده، یک رنگ سیاه غلیظ ممکن است تنها چند درجه در مقایسه با آلومینیوم لخت کاهش دما داشته باشد. آبکاری نیکل؟ شما به سختی متوجه تغییر دما خواهید شد.

مقاومت در برابر خوردگی و دوام

محافظت از سطوح سینک حرارتی در برابر خوردگی بسیار مهم است. آندایز کردن را در نظر بگیرید، برای مثال-یک لایه سرامیکی-سخت مانند درست روی آلومینیوم ایجاد می‌کند. این لایه از هوا و مواد شیمیایی جلوگیری می کند، بنابراین سینک های آنودایز شده در شرایط مرطوب یا شور بسیار بهتر از فلز لخت مقاومت می کنند. آبکاری نیز کار می کند. فقط یک لایه نازک از نیکل یا قلع روی مس می تواند اکسیداسیون را متوقف کند و به هیت سینک کمک کند تا سال ها کار خود را انجام دهد. سینک مسی{7}}روکش نیکل را تصور کنید که در یک نقطه مرطوب نشسته است. تا مدت ها بعد از اینکه یک بدون روکش شروع به سرازیر شدن کرد، همچنان مانند نو به نظر می رسد و کار می کند.

رنگ و پوشش های پودری با پوشاندن فلز کمک می کنند، اما آنها فقط به خوبی سطح خود هستند. اگر خراشیده شوند یا بریده شوند، خوردگی به داخل نفوذ می‌کند. پوشش‌های شیمیایی نازک مانند کرومات‌ها یا فسفات‌ها لایه‌ای دیگر از دفاع اضافه می‌کنند، که اغلب قبل از رنگ‌آمیزی پودری انجام می‌شود تا از محافظ محافظت کند. در مورد چگونگی عملکرد این فینیش‌ها، آلومینیوم آنودایز شده تقریباً همیشه امتیازات بالایی را برای مقاومت در برابر خوردگی کسب می‌کند، و آبکاری نیکل نیز امتیاز بالایی دارد. آلومینیوم لخت به سرعت شروع به تشکیل اکسید می کند و مس در مدت کوتاهی کدر می شود.

به همین دلیل است که آندایزینگ یا آبکاری را در اکثر هیت سینک های مورد استفاده در خارج یا در محیط های صنعتی ناهموار خواهید یافت. هر دو روش کار بسیار خوبی برای جلوگیری از اکسیژن و رطوبت انجام می دهند، بنابراین سینک حرارتی بیشتر دوام می آورد. بهترین انتخاب فقط به فلزی که با آن کار می کنید و جایی که سینک قرار است استفاده شود بستگی دارد.

ملاحظات هزینه

هزینه همیشه مهم است در بیشتر مواقع، آنودایز کردن روش ارزان‌تری برای هیت سینک‌های آلومینیومی است، به خصوص اگر در حال ساخت یک دسته بزرگ هستید. این یک فرآیند محکم و قابل اعتماد برای هر چیزی است که از آلومینیوم اکسترود یا ماشینکاری شده است. از سوی دیگر، آبکاری می‌تواند از نظر قیمت نقشه-عاقلانه باشد. قلع و نیکل استاندارد خیلی بد نیستند، اما وقتی شروع به صحبت در مورد آبکاری نقره یا طلا می کنید، اسکناس سریع می پرد. و وقتی وارد پوشش‌های تخصصی-رنگ‌های سرامیکی، پلیمرهای ضخیم-می‌شوید، فقط هزینه مواد را پرداخت نمی‌کنید. شما همچنین برای کارهای اضافی مانند درمان و ماسک کردن، که زمان و پول را از بین می برد، پرداخت می کنید.

هزینه ها بسته به ضخامت پوشش و میزان آماده سازی قطعه تغییر می کند. آندایزینگ سخت، که به شما مقاومت سایش بهتری می دهد، هزینه بیشتری نسبت به نوع معمولی دارد. پوشش پودری برای هر قطعه ارزان به نظر می رسد، اما زمان بیشتری را صرف تکمیل قطعات خواهید کرد. در واقع، آنودایز کردن به نقطه خوبی می رسد: مقرون به صرفه است و کار را انجام می دهد. آبکاری یا پوشش‌های فانتزی تنها زمانی معنا پیدا می‌کند که به چیز خاصی-مثل ظاهری خاص، یا خاصیتی که آندایزینگ نمی‌تواند به شما بدهد، نیاز دارید. فرض کنید برای هدایت الکتریسیته به یک شفت نیاز دارید-سپس باید آن را آبکاری کنید و قیمت کمتر نگران کننده می شود.

خط پایانی: اکثر طراحان آندایزینگ را برای هیت سینک های آلومینیومی انتخاب می کنند زیرا به خوبی کار می کند و باعث شکستگی نمی شود. اگر به موارد اضافی خاص مانند روکش فلزی یا رنگ خاصی نیاز دارید، ممکن است ارزش پرداخت بیشتر برای آبکاری یا پوشش تخصصی را داشته باشد. فقط مطمئن شوید که عملکرد یا سبک اضافی واقعاً ارزش هزینه را دارد. یک هیت سینک ساده آنودایز شده اغلب ارزش بیشتری نسبت به یک هیت سینک گران قیمت به شما می دهد که تفاوت چندانی در عملکرد حرارتی ندارد.

پاور وینکسارائه دهنده پیشرو-هیت سینک و اجزای مدیریت حرارتی با کارایی بالا است. ما طیف گسترده‌ای از سینک‌های حرارتی را با درمان‌های سطحی پیشرفته ارائه می‌کنیم، از-سینک‌های آلومینیومی آنودایز شده سیاه که خنک‌کننده تابشی را تقویت می‌کنند تا طرح‌های مسی با روکش نیکل مقاوم در برابر خوردگی-. PowerWinx با ارائه سینک‌ها با جدیدترین گزینه‌های آنودایز، آبکاری و پوشش، به طراحان الکترونیک کمک می‌کند دستگاه‌های خود را خنک و قابل اعتماد نگه دارند.

سینک های حرارتی

هیت سینک

سینک های حرارتی

هیت سینک