Quels facteurs prendre en compte lors de la conception d'un dissipateur de chaleur ?
Certains des facteurs clés à prendre en compte lors de la conception d'un dissipateur thermique incluent la résistance thermique, le matériau, la configuration des ailettes, la taille et la forme des ailettes, l'efficacité des ailettes, la méthode de montage du dissipateur thermique et le matériau d'interface thermique.
Les dissipateurs thermiques sont conçus à l'aide de matériaux à haute conductivité thermique tels que les alliages d'aluminium et de cuivre. L'avantage de transfert de chaleur du cuivre par rapport à l'aluminium n'est pas aussi important que ce à quoi on pourrait s'attendre en raison de leur conductivité thermique, c'est pourquoi l'aluminium est le matériau le plus populaire pour les dissipateurs thermiques. Les profilés de dissipateur thermique extrudés standard et les dissipateurs thermiques coulés ont généralement une base épaisse et des ailettes épaisses et sont fabriqués à partir d'alliages d'aluminium moins conducteurs thermiquement.
Les paramètres de conception
Les principaux facteurs suivants doivent être pris en compte dans le développement détaillé d'une conception d'extrusion d'aluminium :
.Configuration/contraintes de forme
.Taille du cercle circonscrit
.Fonctionnalité
.Tolérances
.Finition de surface
.Alliages et trempes
.Matrices et outillage
Les dissipateurs biseautés peuvent être réalisés avec des ailettes fines et des géométries à haute densité tout en bénéficiant de la conductivité thermique d'une pièce de métal homogène (pas d'impédance de jonction). La géométrie de ce dissipateur thermique est optimisée à l'aide d'ailettes minces et d'une conception spéciale pour réduire la résistance de l'air, ce qui se traduit par la vitesse la plus élevée possible dans la zone des ailettes, minimisant l'effet du flux de dérivation. Les dissipateurs thermiques fonctionnent en utilisant un conducteur de chaleur pour évacuer la chaleur d'une source de chaleur en la dirigeant sur sa grande surface qui entre en contact avec le fluide de refroidissement.
Quel type de matériau est le plus utilisé pour un dissipateur de chaleur ?
Les dissipateurs thermiques sont conçus avec des matériaux thermiquement conducteurs tels que le cuivre et l'aluminium, et fonctionnent par refroidissement liquide, convection naturelle, convection forcée ou dissipation de la chaleur rayonnante. Les dissipateurs thermiques sont généralement fabriqués en aluminium ou en cuivre usiné CNC avec des ailettes ou des broches qui augmentent la surface du composant et accélèrent le transfert de chaleur vers le fluide environnant. Les dissipateurs thermiques en aluminium sont généralement en aluminium 1050 (très conducteur thermique mais peu résistant) ou en aluminium 6060, 6061 ou 6063 (moins conducteur thermique mais meilleur mécaniquement).
Les dissipateurs thermiques industriels en aluminium extrudé ont une résistance thermique (dissipation thermique dans l'air ambiant) allant de 0.4 degré/W pour un grand dissipateur thermique conçu pour les appareils TO-3 à un maximum de 85 degrés/W pour un clip -sur dissipateur thermique pour un petit boîtier en plastique TO-3. 92. Pour les dispositifs à semi-conducteurs utilisés dans divers appareils électroniques grand public et industriels, le concept de résistance thermique simplifie le choix des dissipateurs thermiques. De puissants dispositifs semi-conducteurs et optoélectroniques utilisent des dissipateurs thermiques pour différencier la capacité de chauffage d'un composant afin d'abaisser sa température par rapport à lui-même. Les dissipateurs thermiques sont utilisés avec des dispositifs semi-conducteurs haute puissance tels que des transistors de puissance et des composants optoélectroniques tels que des lasers et des diodes électroluminescentes (LED) où la capacité de dissipation thermique du composant lui-même est insuffisante pour réduire sa température.
Habituellement, les dispositifs semi-conducteurs de haute puissance tels que l'optoélectronique et les transistors de puissance tels que les diodes électroluminescentes et les lasers génèrent de la chaleur en quantités importantes, et ces composants ne sont pas suffisants pour dissiper la chaleur car leur capacité de dissipation est faible. Lorsqu'il s'agit de composants électroniques qui dissipent l'énergie sous forme de chaleur pendant le fonctionnement normal, cette chaleur doit souvent être contrôlée pour s'assurer que les composants ne dépassent pas leur température nominale maximale. Les diodes, les transistors et les circuits intégrés génèrent une quantité importante de chaleur pendant le fonctionnement.
dissipateur thermique en aluminium pour composants électroniques
Dissipateurs de chaleur en aluminium Usinage
Utilisation de la méthode d'assemblage pour réduire les coûts
Chaque pièce électronique et électrique d'un circuit génère une certaine quantité de chaleur pendant que le circuit fonctionne lorsqu'il est alimenté. L'électricité circule à travers divers fils et composants d'appareils électroniques tels que des ordinateurs personnels, rencontrant une résistance en cours de route, et cette résistance génère de la chaleur, augmentant rapidement la température de l'appareil.
La dissipation thermique est un facteur important dans la plupart des applications LED, et elle détermine le schéma de refroidissement thermique de la LED. Les dissipateurs thermiques sont utilisés dans une variété d'industries et sont généralement utilisés pour refroidir les composants informatiques tels que les CPU et les GPU, ainsi que les transistors de puissance et les lasers. Par exemple, utiliser un substrat en cuivre pour transférer efficacement la chaleur du processeur vers un dissipateur thermique en aluminium moins cher et plus léger.
La tendance dominante vers l'amélioration des matériaux de dissipateur thermique est de prendre du bon vieux cuivre ou de l'aluminium et d'allier la matrice métallique avec un métamatériau à haute conductivité thermique (souvent du carbone). Les dissipateurs thermiques en cuivre ont une excellente conductivité thermique, deux fois supérieure à celle de l'aluminium, ainsi qu'une résistance à la corrosion, une résistance antimicrobienne et d'autres propriétés souhaitables. Le cuivre est principalement utilisé dans les installations industrielles, les centrales électriques, les systèmes solaires thermiques, les systèmes CVC, les chauffe-eau à gaz, les systèmes de chauffage et de refroidissement à air pulsé, le chauffage et le refroidissement géothermiques et les systèmes électroniques.
Quels facteurs affectent les performances d'un dissipateur thermique ?
En général, les performances d'un dissipateur thermique dépendent de la conductivité thermique du matériau, de la taille, du type d'ailettes, du coefficient de transfert de chaleur, du débit d'air et de la taille du conduit. Un dissipateur thermique moins efficace tel qu'un dissipateur thermique à ailettes ou extrudé standard se traduira par une résistance à l'air plus élevée et un débit optimisé plus faible à travers les composants/carte et à travers le système. Si l'analyse montre que la diffusion de la chaleur est importante, cela implique que pour les matériaux à conductivité thermique plus faible, la seule option est d'augmenter l'épaisseur de la base ou d'inclure des caloducs ou des chambres à vapeur, ce qui augmente le coût et le poids.
La récupération de la chaleur résiduelle industrielle peut être effectuée grâce à une variété de technologies de récupération de la chaleur résiduelle pour fournir des sources d'énergie précieuses et réduire la consommation globale d'énergie. Cet article fournit un aperçu complet des méthodologies de récupération de la chaleur perdue et des technologies actuelles utilisées dans les procédés industriels. Téléchargez cette étude de cas gratuite pour découvrir comment QRC Technologies a utilisé la simulation thermique avec la plateforme infonuagique CAE SimScale pour optimiser la conception, augmenter l'efficacité du dissipateur thermique et prévenir les dommages thermiques à l'électronique. Les principaux acteurs du marché des dissipateurs thermiques analysés dans l'étude sont Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd., Advanced Thermal Solutions, Inc., American Technical Ceramics Corp. et Wakefield-Vette, Inc., Aavid Thermalloy, LLC, Apex Microtechnology. , Comair Rotron, CUI Inc, T-Global Technology Co., Ltd, Molex Incorporated.
Quelle que soit la méthode de refroidissement ou le dissipateur thermique que vous souhaitez utiliser, les bons outils ECAD/MCAD vous aideront à concevoir votre dissipateur thermique d'électronique de puissance et à mettre en œuvre la meilleure stratégie de refroidissement.
L'aluminium est-il un bon dissipateur thermique ?
Le dissipateur thermique est une conception qui maximise la surface qui touche le fluide caloporteur. L'alliage d'aluminium est le dissipateur de chaleur largement utilisé. Cela s'explique par le faible prix de l'aluminium par rapport au cuivre. Cependant, le cuivre est utilisé pour exiger une plus grande conductivité thermique.
Que sont les dissipateurs thermiques et comment sont-ils fabriqués ?
Développement rapide de prototypes - Rapid Manufacturing Expert se spécialise dans l'usinage et le moulage d'uréthane. L'énergie électrique est transmise à travers les fils et les composants de l'appareil et rencontre une résistance qui produit de la chaleur, augmentant ainsi la température de l'appareil.
Qu'est-ce qu'un meilleur dissipateur thermique en aluminium ou en cuivre ?
Environ 80 % du cuivre a une conductivité thermique supérieure à celle de l'aluminium. Cela signifie que les pompes à chaleur en cuivre peuvent mieux évacuer la chaleur que celles en aluminium. 22 août 2016.
Quel est le dissipateur thermique le plus efficace ?
En termes d'efficacité géométrique, le meilleur dissipateur thermique est celui avec des ailettes et des broches pour augmenter sa surface de transmission thermique. Le cuivre est un matériau dissipateur de chaleur en raison de sa conductivité thermique élevée.
Développement de dissipateurs thermiques pour l'électronique.
Phase 1 : Les profilés en aluminium sont utilisés comme matériau de base pour les dissipateurs thermiques, le cuivre ou un mélange cuivre-aluminium est utilisé pour créer une dissipation thermique.
Phase 2 : Fusion de la technologie des caloducs ou des technologies de refroidissement par eau pour la dissipation de la chaleur.
Phase 3 : Dissipation thermique par une technologie de caloduc de nouvelle génération (plaque homogène, caloduc plat supraconducteur composite, réseau de plaques homogènes). Dissipation thermique globalement homogène grâce au complexe flexible caloduc/plaque, assurant la dissipation thermique des sources de chaleur dans les petits espaces de forte puissance.
