Heat sink adalah komponen yang paling mudah diabaikan di mesin dan sirkuit listrik. Tapi ini tidak terjadi ketika merancang perangkat keras karena heat sink memiliki fungsi yang sangat penting. Hampir semua teknologi termasuk CPU, dioda, dan transistor menghasilkan energi panas yang dapat menurunkan kinerja termal dan membuat operasi menjadi tidak efisien.
Untuk mengatasi tantangan pembuangan panas, berbagai jenis unit pendingin dirancang untuk melayani elemen yang berbeda dan menjaganya tetap beroperasi pada suhu yang paling sesuai.
Dengan pesatnya perkembangan teknologi (terutama teknologi nano) dan membuat segala sesuatunya menjadi sekompak dan seefisien mungkin, desain heat sink yang tepat telah menjadi check and balance saat membuat produk listrik. Jadi, artikel ini akan membahas detail dan pertimbangan desain heat sink.
Heat sink adalah perangkat yang menghilangkan kelebihan panas dari komponen lain. Dalam sirkuit terpadu, heat sink terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi untuk menghilangkan panas yang tidak diinginkan. Ia bekerja melalui perluasan area permukaan dan memungkinkan udara atau cairan yang lebih dingin melewati area permukaannya.
Menurut hukum Fourier perpindahan panas dari daerah yang lebih panas ke daerah yang lebih dingin. Heat sink berdasarkan hukum ini beroperasi melalui gradien suhu. Dibutuhkan panas yang tidak diinginkan yang dihasilkan dalam komponen listrik dan mentransfernya ke udara atau cairan yang lebih dingin melalui metode perpindahan panas seperti konduksi atau konveksi alami.
Langkah pertama dalam mengidentifikasi desain heat sink adalah menentukan jenis konfigurasi. Ada dua jenis heat sink yang populer.
Heat sink pasif adalah pilihan konvensional, mereka menggunakan aliran udara alami. Konveksi alami terbentuk di seluruh heat sink yang memindahkan panas dari komponen. Pengoperasiannya lebih murah dan tidak memerlukan daya listrik tambahan untuk berfungsi.
Heat sink aktif lebih efisien dan kuat, tetapi membutuhkan konveksi paksa yang menggunakan udara atau cairan untuk memungkinkan perpindahan panas. Mereka dapat dengan mudah diidentifikasi karena menggunakan perangkat bertenaga listrik seperti kipas di dekat unit pendingin.
Memilih salah satu heat sink menyebabkan variasi dalam desain. Misalnya, heat sink aktif yang mengandalkan kipas memerlukan luas permukaan yang lebih kecil dan material yang lebih ringan untuk menghilangkan jumlah panas yang sama dengan konduktor pasif.
Setiap heat sink bekerja dengan prinsip umum yang sama. Pertama, panas dihasilkan dalam suatu komponen dan heat sink membantu dalam pembuangan panas tersebut. Sebuah heat sink yang terpasang pada komponen atau sirkuit menerima panas melalui konduksi atau melalui pipa panas. Konduktivitas termal bahan heat sink mempengaruhi proses ini secara signifikan.
Selanjutnya, perpindahan panas di dalam seluruh heat sink terjadi. Penukar panas pasif atau heat sink lebih panas di dekat sumber panas dan lebih dingin di ujung yang lain, karena konduksi alami mentransfer panas secara tidak merata di seluruh permukaan.
Setelah ini, panas menghilang melalui konveksi alami dan paksa. Udara atau cairan yang lewat langsung di atas permukaan unit pendingin menghilangkan panas yang dihasilkan menggunakan difusi dan memindahkannya ke udara sekitar.
Sekarang, terbukti banyak faktor yang memengaruhi kinerja heat sink termasuk material, geometri, dan jenis pendingin. Desain heat sink sebelum membuatnya harus mempertimbangkan parameter ini.
Resistansi termal secara sederhana dapat didefinisikan sebagai resistansi termal gabungan yang dihadapi panas yang dihasilkan saat bergerak melalui gradien suhu. Ini termasuk ketahanan termal dalam rakitan unit pendingin, gesekan apa pun, dan pemborosan energi panas karena hambatan antara permukaan pendingin dan penukar panas.
Resistansi termal dapat dihitung dengan menggunakan nilai resistansi termal. Hal ini sangat membantu dalam menemukan ketahanan termal yang paling efektif untuk komponen dan IC.
Desain heat sink sebagian besar dipengaruhi oleh bahan pilihan. Bahan populer untuk heat sink termasuk paduan aluminium seperti AA 6063-T6 dan tembaga tungsten atau tembaga-molibdenum. Heat sink tembaga menawarkan konduktivitas termal dan ketahanan korosi yang sangat baik tetapi lebih berat dan lebih mahal daripada aluminium. Selain itu, Intan Uap Kimia (CVD), berlian yang dikembangkan di laboratorium digunakan karena konduktivitas termalnya yang berasal dari getaran di dalam struktur kisinya.
Perangkat penghasil panas lainnya yang terpengaruh oleh ketahanan termal termasuk baterai lithium-ion yang digunakan di mobil dan pemindahan panas dari baterai ini sangat penting, jika tidak, pelepasan panas dapat menyebabkan reaksi berantai menghancurkan baterai. Heat sink serat karbon dengan konduktivitas yang lebih tinggi menawarkan solusi manajemen termal untuk industri mobil.
Sirip adalah komponen heat sink yang memungkinkan perpindahan panas dari heat sink menuju suhu lingkungan. Bentuk dan lokasi dapat sangat memengaruhi cara heat sink mentransfer energi, sementara ukuran dan jumlah sirip ini menentukan efisiensinya.
Sirip adalah tempat cairan pendingin seperti udara melewati heat sink yang memungkinkan pembuangan panas. Dengan demikian, pengaturan dan ukuran penting dalam konstruksi heat sink. Meningkatkan faktor-faktor ini dapat menyebabkan pembuangan panas yang lebih baik dan aliran panas yang lebih mudah. Dalam sebuah studi di Science Direct, temuan sebuah laporan membahas bagaimana bentuk dapat memengaruhi manajemen termal heat sink.
“Hasilnya menunjukkan bahwa sirip melingkar meningkatkan kinerja termal heat sink dan menurunkan ketahanan termal sebesar 25% dan 12% dibandingkan dua bentuk lainnya” – Studi Kasus di Teknik Termal
Komponen listrik di unit teknologi yang luas seperti server menghasilkan panas yang berlebihan. Perpindahan panas yang lambat dapat mengurangi kinerja dan masa pakai. Pipa panas dan pendinginan cairan memiliki potensi besar, tetapi penukar panas bersirip sangat penting untuk menghilangkan panas secara andal dan terus-menerus.
Sirip memperbesar permukaan untuk disipasi daya pada komponen listrik, dan faktor-faktor seperti ketebalan, tinggi, dan ketahanan termal memengaruhi efisiensi sirip. Untuk meningkatkan efisiensi, lapisan batas termal dibuat lebih tipis, dan arah udara diatur pada sudut optimal dengan unit pendingin itu sendiri yang terbuat dari bahan dengan konduktivitas termal tinggi.
Unit pendingin harus dipasang ke komponen dan sirkuit listrik. Saat melakukannya, antarmuka antara penukar panas dan komponen listrik biasa disebut bahan antarmuka termal.
Resistansi antarmuka termal dapat mengurangi efisiensi heat sink dan kekasaran permukaan, dan udara dan rongga yang terperangkap dapat meningkatkan resistansi kontak termal. Secara alami, dengan kekurangan pada antarmuka ini, perpindahan panas menjadi buruk dan untuk menurunkan ketahanan termal berbagai bahan antarmuka termal seperti yang mengubah fase digunakan. Ketahanan termal komponen berkurang saat udara dikeluarkan dan rongga diisi, memastikan kontak penuh.
Sebuah heat sink digunakan di berbagai tempat termasuk komponen mekanis. Pilihan attachment heat sink dapat secara signifikan meningkatkan disipasi daya maksimum dan menghilangkan lebih banyak energi panas. Metode yang banyak digunakan termasuk pita termal, epoksi, klip, dan pin tekan.
Banyak faktor dalam desain heat sink mempengaruhi pilihan attachment. Misalnya, heat sink berbobot besar tidak dapat didukung oleh pita termal. Epoxy adalah pilihan tepat dalam solusi manajemen termal tetapi mahal dan membutuhkan keterampilan untuk menerapkannya.
Desain heat sink melengkapi geometri dan fungsionalitas untuk penggunaan yang dimaksudkan. Namun, untuk menilai kinerja seberapa baik heat sink menghilangkan panas, beberapa perhitungan ketahanan termal diperlukan.
Beberapa istilah yang perlu diketahui:
Tpersimpangan :Suhu operasi persimpangan maksimum
Tsuasana :Suhu udara sekitar
T :Panas yang Dihasilkan
Tpersimpangan-kasus :Persimpangan ke resistensi kasus
Tantarmuka :Resistansi material antarmuka
Theatsink :Tahan panas pendingin
Resistansi termal total adalah resistansi terhadap aliran panas dari sambungan ke casing, resistansi termal material antarmuka, dan resistansi antara unit pendingin dan udara sekitarnya.
Perhitungan di atas juga digunakan dalam tahap desain untuk menarik perbandingan antara bahan yang berbeda, dan antarmuka dan untuk menemukan ketahanan termal yang tepat yang sesuai dengan suhu operasi maksimum komponen.
Langkah pertama dalam mengukur heat sink adalah menentukan dimensi heat sink. Setelah dimensi diatur, langkah selanjutnya adalah mengikuti beberapa perhitungan yang disederhanakan oleh kalkulator heat sink.
Qc =2hA(Tkompen – Tsuasana )
dimana
A =HL + t(2H + L)
h =1,42[( Tcompent – Tsuasana )/H ] 0,25
Qc :2hA( Tkompen – Tsuasana )
Qc =2j2 A2 (Tkompeten – Tsuasana )
dimana
A2 =L[2( H – b) + sb] + tL
s =2,71 [ gβ(Tcompent – Tsuasana )/Lαv ]
Sama seperti konveksi, panas dapat keluar melalui radiasi dari dua permukaan.
Qr =2ϵσA1 ( T 4 kompemen – T 4 suasana )
Qr2 =2ϵσA2 ( T 4 kompemen – T 4 suasana )
dimana
A2 =L(t + s) + 2(tH + sb)
Fn =1 + [(Q – Qr2 – Qc2 ) / (Qr1 + Qc1 )]
W =(N – 1) + Nt
Heat sink digunakan di tempat yang menghasilkan panas dan perlu diatur terus-menerus untuk menjaga suhu pengoperasian dalam suhu maksimum yang diizinkan. Dalam unit listrik heat sink ditemukan hampir di mana-mana Anda melihat LED dan transistor. Ini untuk menjaga mereka bekerja di lingkungan suhu kamar tanpa terlalu panas.
Aplikasi heat sink sebagian besar ditandai dengan kecepatan di mana mereka melakukan panas. Oleh karena itu, bahan konduktivitas termal yang lebih tinggi digunakan untuk proses di mana kenaikan suhu merupakan risiko bagi operasi.
Ketika komputer digunakan dan chip CPU di-overclock, panas yang signifikan dihasilkan. Heat sink yang digabungkan secara termal ke CPU tidak hanya dapat menyimpan panas ini, dengan cepat mengeluarkannya dari chip, tetapi juga mentransfernya ke seluruh permukaannya, yang pada akhirnya membuangnya ke udara sekitar.
Pada transistor daya, panas yang dihasilkan dapat menyebabkan kebocoran arus. Kenaikan arus kolektor ini pada gilirannya dapat meningkatkan daya yang dihamburkan, yang selanjutnya dapat meningkatkan suhu. Hal ini dapat menyebabkan loop pelarian termal menghancurkan transistor. Unit pendingin dapat dengan cepat mentransfer panas yang dihasilkan melalui permukaannya, mencegah kerusakan apa pun.
Heat sink biasanya digunakan dengan LED karena komponen itu sendiri tidak dapat mengatur suhu operasionalnya.
Untuk membuat desain heat sink yang efektif, insinyur harus mempertimbangkan banyak faktor yang berbeda, seperti pemilihan material, dan aluminium adalah bahan yang paling umum digunakan untuk memproduksi heat sink. Di bagian ini, kita akan membahas 3 metode paling umum untuk membuat heat sink aluminium.
Proses ekstrusi cocok untuk desain heat sink yang lebih sederhana, yang dicirikan oleh jumlah produksi yang tinggi, investasi yang lebih sedikit, siklus pengembangan yang pendek, dan biaya produksi yang rendah.
Bahan ekstrusi aluminium yang umum digunakan adalah aluminium 6063, yang memiliki konduktivitas termal yang baik. Prinsip kerjanya adalah memanaskan ingot aluminium hingga 520-540 pada tekanan tinggi untuk membiarkan cairan aluminium mengalir melalui cetakan ekstrusi dengan alur untuk membuat embrio heat sink. Dan kemudian memotong embrio heat sink, alur profil, dan pemrosesan lainnya terbuat dari sirip heat sink yang biasa kita lihat.
Pemesinan CNC melibatkan berbagai proses, seperti pembubutan, pengeboran, penggilingan, dan penggilingan. Proses ini dapat diterapkan secara fleksibel sesuai dengan struktur bagian, penggunaan sebagian besar bagian struktural, seperti pembentukan pelat, grooving heat sink, dressing permukaan bawah, dll. Metode ini sangat cocok untuk desain heat sink dengan geometri kompleks .
Prinsip aluminium heat sink aluminium diecasting mirip dengan cetakan injeksi. Bahan baku paduan aluminium dilarutkan ke dalam cairan pada tekanan tinggi, dan kemudian bahan cair dengan cepat diisi ke dalam cetakan. Menurut model, mesin die casting mulai bekerja, dan cetakan die casting satu kali, setelah pendinginan dan perawatan selanjutnya, dibuat menjadi unit pendingin monomer. Prosesnya dapat diintegrasikan ke dalam desain sirip heat sink yang tipis, padat, atau kompleks.
Penggunaan heat sink akan terus berkembang seiring semakin banyak kemajuan teknis yang dibuat dan solusi yang lebih baik ditemukan untuk membuat proses lebih bermanfaat. Desain unit pendingin juga akan lebih beragam dan disesuaikan.
Jika Anda mencari produsen untuk mengoptimalkan desain heat sink Anda untuk kinerja yang lebih baik, Di WayKen, dengan pengalaman yang kaya dalam pemrosesan heat sink, kami dapat mendukung persyaratan desain dan kustomisasi kustom Anda. Tim kami selalu memperhatikan setiap detail komunikasi dan antarmuka dengan Anda sehingga tidak akan ada kejutan untuk pengalaman pelanggan yang baik. Dapatkan penawaran hari ini!
Mesin CNC
Ketika berbicara tentang jam tangan mekanis, kebanyakan orang memikirkan roda gigi presisi klasik dan mekanisme otomatis penuh. Ya, meskipun jam tangan mekanis berukuran kecil, untuk mencapai ketepatan waktu yang akurat, bagian dalam jam memerlukan lebih dari 100 bagian rumit kecil dan besar yang di
Apa perbedaan antara jig dan fixture? Sudah biasa melihat mereka bersama. Namun, mereka tidak dapat dipertukarkan meskipun tujuan mereka sebanding. Meneliti bagaimana mereka digunakan untuk meningkatkan kualitas manufaktur, memotong biaya produksi, dan mengotomatisasi pekerjaan akan membantu kita le
Pemesinan CNC adalah andalan di industri manufaktur karena fungsionalitas dan presisinya yang tinggi, di antara manfaat lainnya. Dalam fabrikasi produk, pabrikan dapat menggunakan satu atau beberapa operasi pemesinan, seperti operasi pembubutan CNC dan penggilingan CNC. Definisi putaran CNC melibat
Pengantar desain Lembaran logam Lihatlah ke sekeliling Anda, dan Anda akan menyadari ada banyak sekali produk yang terbuat dari lembaran logam. Baik itu produk konsumen seperti kaleng minuman, peralatan masak, lemari arsip, atau produk industri seperti bodi mobil, rangka, dan knalpot. Lembaran loga
