什么是散热器,它们是如何制造的?

什么是散热器,它们是如何制造的?

像个人电脑这样的电子设备在运行时会产生热量。电力通过装置的各种电线和部件,遇到抵抗随着它的移动,这种阻力产生了,快速升高设备的温度。

如果不加以控制,这种热量可能会对设备造成灾难性的后果:像中央处理器(CPU)这样的部件是脆弱的,不能承受极端高温;因此过热会导致故障或永久性损坏。

幸运的是,许多电子和机械设备通过使用散热片(或散热器):用于散热从设备的重要区域,以保持其冷却和功能。

尽管散热器体积小,但它是非常重要的部件,可以用很多不同的方法来制造。本文将介绍散热器的工作原理、散热器的优点、不同类型的散热器以及散热器是如何制造的。

什么是散热器?

散热器是一种被动的热交换器其功能是调温指电子或机械装置。它将热量从产生热量的部件转移到流体(空气或液体冷却剂),使热量从设备中消散。

散热器的工作原理是利用热导体将热量从热源中带走,将热量吸引到与冷却介质(如空气或其他流体)接触的大面积表面上。对于大表面积的需求就是为什么散热器通常由一个连接到一些非常窄的鳍片或销钉的底座组成:这种形式是将尽可能多的表面积装进给定体积的最佳方式。

散热器广泛应用于各种行业,通常用于冷却CPU和GPU等计算机部件,以及功率晶体管和激光器。

确定是否需要散热器以及散热器的类型涉及确定电路的最高结工作温度。如果超过工作温度,将导致部件故障或损坏。通常,最高工作温度较低的部件(或仅产生大量热量的部件)需要更有效的散热器。

散热器的优点

散热器的核心功能是调节温度和防止过热。这提供了以下优点:

  • 防止经济过热
  • 防止零件失效或破损
  • 提供热量以防温度降得太低

散热器类型

散热器通常由一个坚固的底座和突出物组成。但这些突出物的形状和大小会影响散热器的性能。最常见的散热器品种有:

  • Pin-fin散热器:销翅式散热器具有从底座延伸的销。它们提供了所有散热器类型中最大的表面积,在低气流(或随机/多向气流)情况下效果最好。销可以有不同的形状:
    • 圆柱
    • 椭圆
    • 广场
  • 板式散热片:板式散热片比插针式散热片更常见,它有从底部延伸出来的矩形散热片。当气流是单向时,它们是最好的散热器类型。
  • 喇叭形散热片:作为板翅式散热器的一种变体,扩口翅片散热器具有扩口翅片布置并降低流动阻力。

一些散热器已经连接球迷,这种类型的散热片可称为主动散热片或风扇散热片。那些没有风扇的可能被称为被动散热器。风扇提供恒定的气流来源,这改善了散热器的功能。

散热器材料

散热器通常由铝合金或铜制成,材料通常由应用、热强度、生产方法和预算决定。

散热器通常由铝1050(非常导热但强度低)或铝6060、6061或6063(导电性较差但机械性能更好)制成。最便宜的散热器通常由铝合金制成。

散热器提供优良的导热性-它的导电率是铝的两倍-以及耐腐蚀,抗菌,和其他理想的性能。这使得铜散热器成为一种高级选择;然而,铜比铝合金更贵,而且通常更难形成。

散热器连接方法

散热器连接方法是将散热器安装到其试图调节温度的部件上的方法,例如计算机的CPU。

连接方法包括导热胶带(用于低质量散热器)、环氧树脂(强力但不可逆的机械粘合)、夹子、线形Z形夹子、黄铜/塑料推杆或螺纹支架(用于超大散热器)。

影响散热器性能的因素

有几个变量影响散热片的性能,以及它从CPU等组件散热的效率。重要的散热器性能因素包括:

  • 散热器材料(如铜或铝合金)的导热系数
  • 散热器的大小
  • 散热器上散热片的类型、数量和布置
  • 每个鳍片之间的导管的大小
  • 传热系数
  • 空气流速

如何制作散热器

你怎么做散热器?这取决于几个因素,比如散热器的尺寸和材料,以及制造商的类型。制造散热器实际上需要一系列的生产技术,包括铸造和数控铣.

挤压

挤压,即将热金属坯通过钢模具挤压的过程,是制造铝散热器最常见的方法。这是一种快速、有效、经济的方法来制造散热器的延展性材料,如铝1050。狗万 散热器通常在使用前进行阳极氧化处理。

刮削

刮边或刮边,即将材料切割成薄片的过程,是生产板翅片和喇叭翅片散热器的常见制造工艺。该工艺允许更薄和更紧密的封装鳍比挤压,也提供了水平或表面粗糙度,这稍微增加了总表面积。

铸造

铸造是将熔融金属倒入模具的过程,是制造散热器的另一种方法——铝或铜。压力压铸散热器可能具有高度的复杂性,并提供优异的机械性能。压铸有时也用来制作锌散热器。

铣削是从毛坯工件上切割材料的减法工艺,是一种经济实惠的方法,可以用铝合金等材料制造几乎任何几何形状的散热器。铣削散热片(或机加工散热片)可能比替代品更昂贵,尤其是在大批量情况下,但它们也可以快速制造。了解更多关于铝加工.

3 d打印技术

铜添加剂制造的最新进展使3D打印散热器成为传统散热器的可行替代品。粉末床聚变和定向能沉积技术在这方面得到了最成功的应用。

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