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異なるヒートシンクの生産と加工技術の比較

Posted by: castingdie 2021-10-19 異なるヒートシンクの生産と加工技術の比較 はコメントを受け付けていません

ヒートシンクとは何ですか?
ヒートシンクは、電化製品の熱を発生しやすい電子部品を放散するデバイスで、ほとんどがアルミニウム合金、真鍮、または青銅でできており、プレート状、シート状、またはマルチシート状です。たとえば、コンピューターのCPU中央処理装置は比較的大きなヒートシンクを使用する必要があり、パワーチューブ、TVのラインチューブ、およびパワーアンプのパワーアンプチューブはヒートシンクを使用する必要があります。一般に、ヒートシンクは、電子部品とヒートシンクの間の接触面にサーマルグリースの層でコーティングする必要があります。これにより、部品から放出された熱がより効果的にヒートシンクに伝達され、ヒートシンクを介して周囲の空気に放射されます。ヒートシンクの材料に関しては、各材料の熱伝導率は異なり、熱伝導率は銀、銅、アルミニウム、鋼鉄である高から低に並べられています。ただし、銀をヒートシンクとして使用する場合は高価すぎるため、最良の解決策は銅を使用することです。アルミニウムははるかに安価なヒートシンクですが、銅よりも熱伝導率が低いことは明らかです(銅の約50%)。現在、一般的に使用されているヒートシンク材料は銅とアルミニウム合金で、それぞれに長所と短所があります。銅は優れた熱伝導性を備えていますが、より高価で、加工が難しく、重量超過です(多くの純銅製ラジエーターはCPUの重量制限を超えています)。熱容量が小さく、酸化されやすいです。純アルミニウムは柔らかすぎて直接使用することはできません。使用するすべてのアルミニウム合金は十分な硬度を提供することができます。一部のラジエーターには独自の利点があり、銅板がアルミニウム合金のラジエーターベースに埋め込まれています。通常のユーザーの場合、熱放散のニーズを満たすには、アルミニウム製ヒートシンクを使用すれば十分です。北部暖房ラジエーターはヒートシンクとも呼ばれます。ヒートシンクは、ヒートシンクの構成に重要な役割を果たします。ファンの積極的な冷却に加えて、ヒートシンクの品質を評価することは、ヒートシンクの熱を吸収して熱を伝導する能力に大きく依存します。

ヒートシンクの基本的な製造プロセス:
製品要件—図面開発—金型製作—ダイのテスト(押出アルミニウムプロファイル)—切削およびCNC加工—機能サイズのサンプルの確認 )—生産投入—包装(検査)—配送。

1。アルミニウム押し出しヒートシンクアルミニウム材料は、その柔らかくて簡単な加工特性により、ラジエーター市場で長い間使用されてきました。アルミニウム押出技術は、単にアルミニウムインゴットを高温で加熱し、その後、高圧下の溝を備えた押出金型にアルミニウム液を流して放射フィンを作ることです。ただし、ヒートシンクの元のフィンを切断して溝を切った後、一般的なヒートシンクが作られますが、アルミニウム押出ヒートシンクのコストは低く、技術的なしきい値は高くありません。ただし、材料の制限により、放熱フィンの厚さと長さの比は1:18を超えることはできません。 そのため、限られたスペースで放熱面積を増やすことは困難であるため、アルミ押し出しヒートシンクの放熱効果は比較的乏しく、今日増加している高周波CPUとの競争は困難です。

2.プラグ銅ヒートシンク市場の主流のヒートシンクで使用される主な材料は、アルミニウムと銅です。 銅プラグプロセスは、アルミニウムと銅の長所を組み合わせた製品です。銅プラグプロセスは、熱膨張と収縮の原理によって完了します。 アルミニウム押し出しヒートシンクが加熱された後、銅コアがその中に挿入され、その後、全体的な冷却が実行されます。サードパーティ製の誘電体は使用されていないため、銅のプラギングプロセスにより、接触面間の熱抵抗を大幅に減らすことができます。 銅とアルミニウムの接合部の気密性を確保するだけでなく、アルミニウムの速い熱放散と銅の速い熱吸収の特性も十分に活用します。 この銅プラグプロセスは、適度なコストと優れた熱放散効果を持ち、市場で主流のタイプのヒートシンクです。

3.圧縮方法は、多数の銅またはアルミニウムのシートを積み重ね、両側を押してセクションを研磨することです。 このセクションはCPUコアと接触しており、反対側はヒートシンクのフィンとして機能するように広がっています。コンパクション方式で作られたヒートシンクは、フィンの数を多くできるという特徴があります。 また、各フィンがCPUコアとの良好な接触(または近接)を維持できるようにするための高度なプロセスを必要としません。また、フィンは圧縮によって密接に接触しており、フィン間の熱伝導損失が大幅に削減されます。 圧縮法で作られたヒートシンクには多くのフィンがあり、この種のヒートシンクの放熱効果がよくあり、重量が従来のヒートシンクよりもはるかに軽いためです。

4.鍛造ヒートシンクの鍛造プロセスは、アルミニウムブロックを加熱し、金型を高圧で充填することにより形成されます。その利点は、フィンの高さが50mm以上に達し、厚さが1mm未満になることです。 同じ体積で最大の放熱面積を得ることができ、鍛造で優れた寸法精度と表面仕上げを簡単に得ることができます。しかし、鍛造中の金属の可塑性が低いため、変形中に割れが発生しやすく、変形抵抗が大きく、大きなトン数(500トン以上)の鍛造機械が必要です。 また、製品のコストが非常に高く、多くのオーバークロック愛好家でさえそれを買う余裕がないのは、機器と金型のコストが高いためです。

5.接着タイプのヒートシンク従来のアルミ押出しタイプのヒートシンクは、フィンの厚さと長さの制限を破ることができないため、組み合わせたヒートシンクです。この種のヒートシンクは、最初にアルミニウムまたは銅のプレートで作られ、その後、熱伝導性ペーストまたははんだを使用して、ヒートシンク上で溝と組み合わされます。結合されたヒートシンクの特徴は、フィンが元の比例限界を突破し、放熱効果が良好であり、異なる材料をフィンとして使用できることです。もちろん、欠点も明らかです。つまり、フィンとベースを接続するためにサーマルペーストとはんだを使用すると、インターフェイスインピーダンスの問題が発生します。これらの欠点を改善するために、ヒートシンクの分野で2つの新しい技術が使用されています。1つ目は歯車成形技術で、60トン以上の圧力を使用してアルミニウムシートを銅シートのベースに結合し、アルミニウムと銅の間に媒体は使用しません。顕微鏡の観点から見ると、アルミニウムと銅の原子はある程度相互に接続されているため、従来の銅とアルミニウムの組み合わせに起因する熱抵抗の欠点が完全に回避され、製品の熱伝達能力が大幅に向上します。2つ目はリフローはんだ付け技術で、従来のボンディングヒートシンクの最大の問題はインターフェイスインピーダンスの問題であり、リフローはんだ付け技術はこの問題の改善です。実際、リフローはんだ付けのプロセスは、はんだ付けの温度と時間のパラメータを正確に設定できる特別なリフロー炉が使用されることを除いて、従来のボンディングタイプのヒートシンクとほぼ同じです。はんだは、鉛とスズの合金を使用して溶接と金属を完全に接触させることにより、はんだ付けの欠落や空のはんだ付けを防ぎます。フィンとベース間の接続が可能な限り近くなるようにし、インターフェースの熱抵抗を最小限に抑え、各はんだ接合の銅の溶融時間と温度を制御して、すべてのはんだ接合の均一性を確保します。ただし、この特別なリフロー炉は非常に高価で、マザーボードメーカーはより多く使用しますが、ラジエーターメーカーはほとんど使用しません。

6.アルミ押し出しフィンと比較して、切断プロセスはフィンの厚さと長さの比の制限を解決します。切断プロセスでは、特殊なツールを使用して材料全体をフィンの層に切断し、ヒートシンクフィンは0.5mmの薄さになる場合があります。 また、ヒートシンクのフィンとベースが一体化されているため、インターフェースインピーダンスの問題はありません。ただし、生産プロセスにおけるこの切断プロセスの影響は、廃棄物が多く、品質率が低いため、コストが高くなるため、切断プロセスは主に銅製ヒートシンクに偏っています。