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不同鋁型材散熱器的工藝分析
來(lái)源:世峻弘茂鋁業(yè) 發(fā)布時(shí)間:2021-07-19 點(diǎn)擊量:1507
鋁型材散熱器定制的基本生產(chǎn)流程:產(chǎn)品需求——圖紙開(kāi)發(fā)——模具制作——模具測(cè)試(鋁型材擠壓)——切割、cnc數(shù)控加工——功能尺寸樣品確認(rèn)——顏色確認(rèn)(陽(yáng)極或氧化噴涂等。)——生產(chǎn)輸入——包裝(檢驗(yàn))——發(fā)貨。
不同類(lèi)型的散熱器也有自己獨(dú)特的工藝流程。讓我們一起討論一下。
1.鋁擠壓散熱器
鋁材因其柔軟易加工,在散熱器市場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),鋁擠壓技術(shù)就是將鋁錠在高溫下加熱,然后讓鋁液在高壓下流過(guò)帶凹槽的擠壓模具,制成散熱器一次毛坯。然后,將散熱器一次毛坯切割切割后,就可以制作普通散熱器了。鋁擠壓散熱器成本低,技術(shù)門(mén)檻低。但由于自身材料的限制,鰭片的厚度與長(zhǎng)度之比不能超過(guò)1: 18,在有限的空間內(nèi)很難增加散熱面積。所以鋁擠散熱器散熱效果差,很難勝任如今崛起的高頻CPU。
2.插頭銅散熱器
也就是說(shuō),堆疊大量的銅片或鋁片,然后將橫截面壓在兩側(cè)并拋光。該截面與CPU核心接觸,另一側(cè)延伸為散熱器的散熱片。采用壓制法制造的散熱器,其特點(diǎn)是散熱片數(shù)量多,無(wú)需高技術(shù)就能保證每個(gè)散熱片都能與CPU核心保持良好的接觸(或接近),而且每個(gè)散熱片通過(guò)壓制法也有緊密的接觸,彼此之間的導(dǎo)熱損耗會(huì)顯著降低。正是因?yàn)閴褐品ㄖ圃斓纳崞魃崞?,這種散熱器的散熱效果往往好,重量也比傳統(tǒng)散熱器輕很多。
4.鍛造散熱器
鍛造過(guò)程是通過(guò)加熱鋁塊并用高壓填充模具而形成的。其優(yōu)點(diǎn)是翅片高度可達(dá)50毫米以上,厚度小于1毫米,在相同體積下可獲得最大的散熱面積,鍛件容易獲得良好的尺寸精度和表面光潔度。但在鍛造過(guò)程中,由于金屬的塑性較低,在變形過(guò)程中容易開(kāi)裂,抗變形能力較高,需要大噸位(500噸以上)的鍛造機(jī)械。正是因?yàn)樵O(shè)備和模具成本高,產(chǎn)品成本極高,甚至很多超頻愛(ài)好者都不被祝福。5.聯(lián)合散熱器
由于傳統(tǒng)的鋁擠散熱器無(wú)法突破翅片厚度與翅片長(zhǎng)度之比的限制,所以采用組合式散熱器。在這種散熱器中,散熱片由鋁板或銅板制成,然后通過(guò)使用導(dǎo)熱膏或焊料將其結(jié)合到帶有凹槽的散熱基座上。組合式散熱器的特點(diǎn)是翅片突破了原有的比例限制,散熱效果好,不同的材料也可以作為翅片使用。當(dāng)然,缺點(diǎn)也很明顯,就是使用導(dǎo)熱膏和焊料將鰭片和底座結(jié)合時(shí)會(huì)存在界面阻抗問(wèn)題,影響散熱。為了改善這些缺點(diǎn),在散熱器領(lǐng)域應(yīng)用了兩項(xiàng)新技術(shù)。第一種是齒輪成形技術(shù),利用60多噸的壓力將鋁板結(jié)合在銅板的底座上,鋁和銅之間不使用介質(zhì)。從微觀上看,鋁和銅的原子在一定程度上相互連接,完全避免了傳統(tǒng)銅鋁結(jié)合帶來(lái)的界面熱阻的缺點(diǎn),大大提高了產(chǎn)品的傳熱能力。二是回流焊技術(shù)。傳統(tǒng)接頭散熱器最大的問(wèn)題是接口阻抗,而回流焊技術(shù)就是對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一種改進(jìn)。事實(shí)上,回流焊的工藝與傳統(tǒng)的接頭散熱器幾乎相同,只是使用了專(zhuān)用的回流焊爐,可以精確設(shè)置焊接溫度和時(shí)間參數(shù)。采用鉛錫合金作為焊料,使焊接和被焊接的金屬能夠充分接觸,從而避免漏焊和空焊,保證鰭片和底座盡可能緊密連接,使界面熱阻最小化,控制每個(gè)焊點(diǎn)的銅的熔化時(shí)間和熔化溫度,保證所有焊點(diǎn)的均勻性。
6.切割散熱器
與鋁擠散熱器相比,切割工藝解決了散熱器翅片厚長(zhǎng)比的限制。在切割過(guò)程中,使用專(zhuān)用工具將整個(gè)材料切割成一層層的鰭片。鰭片可以薄至0.5毫米,鰭片與散熱器底座為一體,不會(huì)出現(xiàn)接口阻抗問(wèn)題。但是這種切割工藝由于受到浪費(fèi)和良品率低的影響,成本較高,所以切割工藝主要偏向于銅散熱器。
7.柔性散熱器
柔性散熱器是用成型機(jī)將銅片或鋁片折疊成一體成型的翅片,然后用沖孔模固定上下底板,再用高頻金屬焊接機(jī)將其與加工好的底座結(jié)合成一體。由于制造工藝為連續(xù)鍵合,適合作為高厚長(zhǎng)比的散熱器,且由于散熱片為一體成型,有利于熱傳導(dǎo)的連續(xù)性。散熱片的厚度只有0.1毫米,可以大大降低材料需求,在散熱器允許的重量范圍內(nèi)獲得最大的熱量。
不同類(lèi)型的散熱器也有自己獨(dú)特的工藝流程。讓我們一起討論一下。
1.鋁擠壓散熱器
鋁材因其柔軟易加工,在散熱器市場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),鋁擠壓技術(shù)就是將鋁錠在高溫下加熱,然后讓鋁液在高壓下流過(guò)帶凹槽的擠壓模具,制成散熱器一次毛坯。然后,將散熱器一次毛坯切割切割后,就可以制作普通散熱器了。鋁擠壓散熱器成本低,技術(shù)門(mén)檻低。但由于自身材料的限制,鰭片的厚度與長(zhǎng)度之比不能超過(guò)1: 18,在有限的空間內(nèi)很難增加散熱面積。所以鋁擠散熱器散熱效果差,很難勝任如今崛起的高頻CPU。
2.插頭銅散熱器
目前市場(chǎng)上主流散熱器使用的主要材料無(wú)非是鋁和銅,銅塞工藝是鋁和銅各自優(yōu)勢(shì)結(jié)合的產(chǎn)物。銅塞工藝是利用熱脹冷縮的原理完成的。鋁擠壓散熱器加熱后,將銅芯插入其中,最后進(jìn)行整體冷卻。由于沒(méi)有使用第三方介質(zhì),銅塞工藝可以大大降低接觸面之間的熱阻,既保證了銅鋁結(jié)合的緊密性,又充分利用了鋁散熱快、銅吸熱快的特點(diǎn)。這種銅塞技術(shù)成本適中,散熱效果好,是目前市場(chǎng)上主流的散熱器類(lèi)型。
也就是說(shuō),堆疊大量的銅片或鋁片,然后將橫截面壓在兩側(cè)并拋光。該截面與CPU核心接觸,另一側(cè)延伸為散熱器的散熱片。采用壓制法制造的散熱器,其特點(diǎn)是散熱片數(shù)量多,無(wú)需高技術(shù)就能保證每個(gè)散熱片都能與CPU核心保持良好的接觸(或接近),而且每個(gè)散熱片通過(guò)壓制法也有緊密的接觸,彼此之間的導(dǎo)熱損耗會(huì)顯著降低。正是因?yàn)閴褐品ㄖ圃斓纳崞魃崞?,這種散熱器的散熱效果往往好,重量也比傳統(tǒng)散熱器輕很多。
4.鍛造散熱器
鍛造過(guò)程是通過(guò)加熱鋁塊并用高壓填充模具而形成的。其優(yōu)點(diǎn)是翅片高度可達(dá)50毫米以上,厚度小于1毫米,在相同體積下可獲得最大的散熱面積,鍛件容易獲得良好的尺寸精度和表面光潔度。但在鍛造過(guò)程中,由于金屬的塑性較低,在變形過(guò)程中容易開(kāi)裂,抗變形能力較高,需要大噸位(500噸以上)的鍛造機(jī)械。正是因?yàn)樵O(shè)備和模具成本高,產(chǎn)品成本極高,甚至很多超頻愛(ài)好者都不被祝福。5.聯(lián)合散熱器
由于傳統(tǒng)的鋁擠散熱器無(wú)法突破翅片厚度與翅片長(zhǎng)度之比的限制,所以采用組合式散熱器。在這種散熱器中,散熱片由鋁板或銅板制成,然后通過(guò)使用導(dǎo)熱膏或焊料將其結(jié)合到帶有凹槽的散熱基座上。組合式散熱器的特點(diǎn)是翅片突破了原有的比例限制,散熱效果好,不同的材料也可以作為翅片使用。當(dāng)然,缺點(diǎn)也很明顯,就是使用導(dǎo)熱膏和焊料將鰭片和底座結(jié)合時(shí)會(huì)存在界面阻抗問(wèn)題,影響散熱。為了改善這些缺點(diǎn),在散熱器領(lǐng)域應(yīng)用了兩項(xiàng)新技術(shù)。第一種是齒輪成形技術(shù),利用60多噸的壓力將鋁板結(jié)合在銅板的底座上,鋁和銅之間不使用介質(zhì)。從微觀上看,鋁和銅的原子在一定程度上相互連接,完全避免了傳統(tǒng)銅鋁結(jié)合帶來(lái)的界面熱阻的缺點(diǎn),大大提高了產(chǎn)品的傳熱能力。二是回流焊技術(shù)。傳統(tǒng)接頭散熱器最大的問(wèn)題是接口阻抗,而回流焊技術(shù)就是對(duì)這個(gè)問(wèn)題的一種改進(jìn)。事實(shí)上,回流焊的工藝與傳統(tǒng)的接頭散熱器幾乎相同,只是使用了專(zhuān)用的回流焊爐,可以精確設(shè)置焊接溫度和時(shí)間參數(shù)。采用鉛錫合金作為焊料,使焊接和被焊接的金屬能夠充分接觸,從而避免漏焊和空焊,保證鰭片和底座盡可能緊密連接,使界面熱阻最小化,控制每個(gè)焊點(diǎn)的銅的熔化時(shí)間和熔化溫度,保證所有焊點(diǎn)的均勻性。
6.切割散熱器
與鋁擠散熱器相比,切割工藝解決了散熱器翅片厚長(zhǎng)比的限制。在切割過(guò)程中,使用專(zhuān)用工具將整個(gè)材料切割成一層層的鰭片。鰭片可以薄至0.5毫米,鰭片與散熱器底座為一體,不會(huì)出現(xiàn)接口阻抗問(wèn)題。但是這種切割工藝由于受到浪費(fèi)和良品率低的影響,成本較高,所以切割工藝主要偏向于銅散熱器。
7.柔性散熱器
柔性散熱器是用成型機(jī)將銅片或鋁片折疊成一體成型的翅片,然后用沖孔模固定上下底板,再用高頻金屬焊接機(jī)將其與加工好的底座結(jié)合成一體。由于制造工藝為連續(xù)鍵合,適合作為高厚長(zhǎng)比的散熱器,且由于散熱片為一體成型,有利于熱傳導(dǎo)的連續(xù)性。散熱片的厚度只有0.1毫米,可以大大降低材料需求,在散熱器允許的重量范圍內(nèi)獲得最大的熱量。
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