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11 ヒートシンクの種類

日付:2022-01-24

ヒートシンクを設計するとき、またはプロジェクトの初期段階で、どのタイプのヒートシンクを使用すればよいのか疑問に思うかもしれません。デザインはテストに合格しますか?プロのヒートシンクベンダーとして、パイオニアサーマルは19年以上のヒートシンクの製造と設計の経験があり、大量生産に入る前に設計が放熱の問題を完全に解決できるかどうかを検証するためのプロトタイプを構築し、時間とコストを節約できます。

製造プロセスの観点から、ヒートシンクは以下の 11 種類に分類できます。

ヒートシンクの種類

材料

必要な工具

最小起訂量

生産能力/月

押出ヒートシンク

AL6063-T5/T6

AL6061-T6

はい

>500個、中量および大量の注文に適しています

5,000,000

スタンピングヒートシンク

スタンピングフィン:AL1050、AL1100、AL3003、CU1100

スタンピングプレート:AL6061、AL6063

はい

>500個、中量および大量の注文に適しています

1,000,000

CNC加工ヒートシンク

AL5083、AL6060、AL6061、AL6063、AL6082、CU1100、CU1020

いいえ

少量から大量生産まで

200,000

鍛造ヒートシンク/ピンフィンヒートシンク

AL1070、AL6063、

CU1100

はい

>500個、中量および大量の注文に適しています

500,000

ダイカストヒートシンク

ADC12/ADC10/A380/A356

はい

>1000個、中量および大量の注文に適しています

1,000,000

スカイブフィンヒートシンク

AL1060/AL6063/CU1100

いいえ

少量から大量生産まで

500,000

はんだ付けヒートシンク

AL6063 / AL6061 / AL1100 / CU1100 + 銅C1020

依存

少量から大量生産まで

1,000,000

ヒートパイプヒートシンク

AL6063 / AL6061 / AL1100 / CU1100 + 銅C1020

依存

少量から大量生産まで

500,000

真空ろう付けヒートシンク

AL6061、AL6063、AL3003

いいえ

少量から大量生産まで

100,000

ベイパーチャンバー

CU1020

はい

少量から大量生産まで

100,000

さまざまなタイプの冷却プレート

AL6082、AL6063、AL6061、AL3003

依存

少量から大量生産まで

100,000

 

1. 押出ヒートシンク

extrusion heat sink

押し出しアルミニウムプロファイルは通常、LEDヒートシンク(通常はひまわり型のヒートシンク)の製造に使用され、材料はほとんどがA6063です。利点は次のとおりです。

ある。製品の放熱効果は比較的良好です

b.陽極酸化などの完成品の表面処理は比較的簡単です。

c. 金型の生産サイクルは短く、通常は 10 ~ 15 日かかります。

私たちが作ったいくつかの押し出しヒートシンク


2. スタンピングヒートシンク

stamping heat sink

スタンピングヒートシンクは、プレス工具によって金属シートからプレスされたフィンで作られ、フィンがベースにはんだ付けされます。フィンは自動機械で打ち抜かれているため、容量が非常に大きく、価格も安くなります。しかし、性能も比較的低い。

私たちが作ったいくつかのスタンピングヒートシンク


3. CNC機械加工ヒートシンク

CNC machining

CNC 機械加工されたヒートシンクは柔軟性が高く、より複雑な形状とより厳しい公差を実現でき、他のヒートシンクよりもはるかに多くの材料の選択肢があります。しかし、大量の場合、CNC 加工はコスト削減の選択肢ではありません。

私たちが作ったいくつかのCNC機械加工ヒートシンク


4. ピンフィンヒートシンクとも呼ばれる鍛造ヒートシンク

forging heat sink

鍛造ヒートシンクの原理:鍛造は、鍛造機を使用して工具を介して金属ビレットに圧力を加え、材料が塑性変形を起こし、元のサイズ、形状、性能を変化させ、成形加工方法の所望の形状とサイズを得ることです。

 

鍛造ヒートシンクプロセス:ブランク材料-->軟化(リン酸塩処理)-->鍛造-->加工-->表面処理

鍛造ヒートシンクの利点:

鍛造は、切削または切削なしの加工を少なくし、原材料のコストを節約し、高い生産効率、高強度、高精度、高い表面仕上げを実現でき、従来のダイカストヒートシンクや押出ヒートシンクを置き換えることができるだけでなく、コストパフォーマンスも優れています。鍛造は、そのユニークな特性により、他のプロセスでは作成できない複雑な形状を作成して、一部の製品の特別な性能要件を満たすこともできます。製品の適用性がより強力です。

私たちが作った鍛造ヒートシンク


5.ダイカストヒートシンク

die cast heat sink

ダイカストは、複雑な形状の部品を製造できる高効率の製造プロセスです。ダイカストでは、ヒートシンクフィンをフレーム、ハウジング、または筐体に組み込むことができるため、追加の抵抗なしに熱を発生源から環境に直接伝達できます。ダイカストは、その可能性を最大限に活用すると、優れた熱性能だけでなく、コストの大幅な削減も実現します。

高圧ダイカスト ヒートシンクは、大量生産用途にとってコスト効率の高い代替品であり、高度な精度と再現性で複雑な形状を製造できます。当社の経験豊富な設計および製造チームは、お客様の用途に最適化されたダイカスト ヒートシンクのカスタム設計を支援し、重量を最小限に抑え、ダイカスト ツーリングへの投資を確実に最適化しながら、熱伝達と費用対効果を最大化します。

私たちが作ったダイカストヒートシンク


6. スカイブフィンヒートシンク

skived fin heat sink

スカイブフィンは、アルミニウムまたは銅のベースからフィンを削り上げ、フィンを立てると、フィンとギャップのアスペクト比が非常に高いツールによって製造され、プロセスビデオを見つけることができます。はんだ付けが不要なため、放熱性が最高値に達します。

私たちが作ったいくつかのスカイブフィンヒートシンク


7. はんだ付けヒートシンク

soldering heat sink

溶接ヒートシンクは、はんだ付けプロセスを主なプロセスとして使用して製造される放熱製品です。

溶接ヒートシンクのベースプレートとフィンから、銅とアルミニウムの2つの最も一般的に使用される材料と組み合わせると、はんだ付けヒートシンクは、溶接方法に応じて次の4つのカテゴリに分類できます。

1.アルミニウムフィン+アルミニウムベースプレートを溶接して、全アルミニウムのはんだ付けヒートシンクを形成できます。全アルミニウム溶接ヒートシンクにはいくつかの機能があります。

a. フィンの高密度。

b. ヒートシンクの軽量。

特定の条件下でのヒートシンクの放熱効果は放熱面積に比例するため、放熱面積が大きいほど放熱効果は高くなります。そのため、フィンの密度が増加し、放熱面積が増加し、放熱効果が向上しました。

2.銅ベースプレート+銅フィンを溶接することで、純銅ヒートシンクを形成できます。銅の熱伝導率K値はアルミニウムの2倍以上であるため、熱伝達性能が向上します。アルミニウムでは解決が難しい放熱の問題では、銅を使用して解決することを選択できます。ただし、純銅ヒートシンクには、銅の硬度が比較的低い、銅の重量が比較的重い、密度がアルミニウムの2倍以上、価格もアルミニウムの2倍以上であるなど、いくつかの欠点があります。

3.アルミニウムフィン+銅ベースプレートは、銅ベースプレートアルミニウムフィンはんだ付けヒートシンクに溶接でき、このタイプのヒートシンクの特性は、銅の優れた熱伝達と均一な温度性能、軽量、低コスト、アルミニウムの優れた強度を考慮に入れることです

4.アルミニウムベースプレート+銅フィンを使用すると、より微細な加工の問題が解決され、完成したヒートシンクは比較的高い構造強度を備えています。

私たちが作ったいくつかのはんだ付けヒートシンク


8.ヒートパイプヒートシンク

heat pipe heat sink

ヒートパイプヒートシンクは、独自の放熱特性を備えた一種の高効率ヒートシンクです。つまり、熱伝導率が高く、蒸発部と冷却部の間の軸方向に沿った温度分布が均一で基本的に等しいです。

の熱抵抗ヒートシンク材料の熱伝導率と体積内の有効面積によって決まります。固体アルミニウムまたは銅製ヒートシンク0.006m³の体積では、その体積と面積を増やしても、熱抵抗を大幅に減らすことはできません。両面熱ディスクリート半導体デバイスの場合、空冷全銅または全アルミニウムヒートシンクの熱抵抗は0.04°C / Wにしか達しません。また、ヒートパイプヒートシンクは0.01°C / Wに達する可能性があります。自然対流冷却条件では、ヒートパイプヒートシンク物理ヒートシンクと比較して性能を10倍以上向上させることができます。

ヒートパイプヒートシンクには次のような利点があります。

1.熱応答が速く、熱を伝達する能力は、同じサイズと重量の銅管の1000倍以上です。

2.小型で軽量。

3.高い放熱効率により、空冷を自己冷却に変更するなど、電子機器の放熱の設計を簡素化できます。

4.外部電源は必要なく、作業時に特別なメンテナンスも必要ありません。

5.非常に良好な等温性を持ち、熱平衡後、蒸発部と冷却部の間の温度勾配は非常に小さく、0と近似できます。

6.操作は安全で信頼性が高く、環境を汚染しません。

私たちが作ったいくつかのヒートパイプヒートシンク


9.真空ろう付けヒートシンク

真空ろう付けは、航空宇宙、海洋開発、原子力、エレクトロニクス、化学産業のニーズを満たすために開発された比較的新しいろう付け方法です。真空ろう付けプロセスは、アルミニウムやチタンなどの反応性の高い金属を接合するためにろう付けフラックスを必要とせず、同時に優れた機械的特性と耐食性を備えた精密で明るい接合を保証します。真空ろう付けは真空炉で行われ、真空炉の性能と価格比の継続的な改善により、アルミニウム真空ろう付け炉は多くの民間および軍事産業で使用されています。アルミニウム真空ろう付けには、塩浴ろう付けやフラックスろう付けと比較して明らかな利点があります。

1.無毒で無公害。

2.ろう付けフラックス、スラグ、溶接後の洗浄が不要で、労働力と材料資源を節約します。

3.真空中で加熱し、酸化の問題がなく、非常に大きなワークピースを処理できます。

4.溶接後のトリミングなしで均一な加熱と小さな変形を実現できるため、溶接後の洗浄やトリミングが困難な高精度アルミニウム導波路に非常に必要であり、空冷ヒートシンクや水冷コールドプレートのろう付けにも適しています。

真空炉は、真空チャンバー、ヒーター、制御システム、およびサポート真空システムで構成されています。現在、主流のアルミニウム真空ろう付けは、水冷壁を備えた冷壁炉であり、良好な生産条件と高品質のろう付けワークピースを提供し、小ロットおよび多品種部品の加工に適しています。

私たちが作った真空ろう付けヒートシンク

 

10. ベイパーチャンバーヒートシンク

vapor chamber heat sink

ベイパーチャンバーヒートシンクは、密閉された銅板で構成され、脱イオン水などの少量の流体で満たされているため、熱をソースから急速に分散させることができます。チャンバー内には、チャンバー壁の座屈を防ぐための内部支持構造があります。正式にはヒートパイプとして分類されるベイパー チャンバーは、ヒートシンクのベースにある最良の熱拡散オプションの 1 つです。通常、高出力デバイスに使用されます。プレスフィンと組み合わせることで、小さな熱源から大きな表面積に熱を急速に拡散できるハイエンドの熱管理装置が生まれます。

ベイパー チャンバー ヒートシンクは、アルミニウムまたは銅のヒートシンクと統合できます。最も簡単な方法は、押し出されたヒートシンクのベースにベイパーチャンバーをはんだ付けすることです。より熱効率の高い方法は、プレスされたフィンのスタックをベイパーチャンバーの表面に直接はんだ付けすることです。寸法の完全性を向上させるために、これらのフィンは多くの場合、ジッパー フィンと呼ばれるロック タブによって相互接続されます。

私たちが作ったベイパーチャンバーヒートシンク


11.冷却プレート

cooling plate

自然冷却と空冷が放熱要件を満たすことができない場合、水冷冷却が選択の方向となり、元の水冷冷却プレートはより高価であり、プロセスもより複雑であるため、水冷冷却プレートの使用範囲はそれほど広くありません。しかし、技術の発展、特に冷却製造プロセスの成熟に伴い、水冷コールドプレートのコストは低下しました。さらに、製品設計がより洗練されるにつれて、水冷コールドプレートは間違いなく熱性能の点で他の冷却方法よりも比類のない利点を持っているため、熱設計エンジニアによって高く評価されています。

 

摩擦撹拌溶接コールドプレート

摩擦撹拌溶接プロセスは、水冷コールドプレートの熱設計と製造に一般的に使用されます。このプロセスは、アルミニウムベース、つまり水路スロットにスロットを開き、ベースに薄いアルミニウム板を置き、摩擦撹拌溶接プロセスを使用して薄いアルミニウム板をベースに溶接し、放熱に必要な水路が完成します。または、ベースをマイクロチャネル水路に機械加工し、ベースにアルミニウム板を置き、摩擦撹拌溶接によってマイクロチャネルを密閉します。動画を参考にすればいいこのページの内容.

摩擦溶接ヒートシンクは、プロファイルヒートシンクと同じ形状ですが、寸法が大きく、冷却能力が高くなります。

摩擦撹拌溶接コールドプレートには次の利点があります。

1.高折り超ワイドボディと大型ヒートシンク構造の生産を実現し、プロファイルヒートシンクの技術的ボトルネックを解決します。

2.摩擦撹拌溶接は非中熱融着であり、一度に押し出される押出ヒートシンクと同等であり、材料の100%の熱伝導率を達成します。

3.開発コストの削減。

4. 開発サイクルの短縮。

5.摩擦撹拌溶接冷却プレートの高い安定性と簡単なメンテナンス。摩擦撹拌溶接プロセスによって作られた水冷プレートは、低コストですが、より信頼性があります。

摩擦撹拌溶接は、高品質、高効率、省エネ、無公害の技術的特性により、航空、航空宇宙、原子力、兵器、自動車、電力、海洋開発、機械製造などの新技術や伝統的な産業分野で使用されています。

私たちが作った冷却プレート

 

どのタイプのヒートシンクがお客様のニーズに最も適しているかわからない場合は、今すぐお問い合わせください。

 

 

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