我们在设计一款散热器之前,对其产品设计工艺应该有比较深入的了解。一款风冷散热器,一般由散热风扇和散热块两个基本元件组成,风扇涉及转速、风量、寿命、噪音等参数,而散热块则需要考虑材料以及成型工艺的问题,这两个部分构成了散热器的核心的所在。
1、先谈谈风扇的基本规格
轴承(电机)和叶片是散热风扇两大组成部分,这两大部分的改进是散热器工作效率得以提升的重要因素,目前市面上常见的风扇轴承类型主要有很多,这里还有必要提及一下来福轴承,它是研发的来福轴承技术采用带有反向螺旋槽及挡油槽的轴芯,在风扇运转时含油将形成反向回游,而从成本上比较,来福轴承与油封轴承相差不远,可以说是一个比较不错的经济型解决。
散热器风扇的轴承和叶片的设计,直接影响到散热器的噪音大小,当然风扇电机转速也是决定噪音大小的重要因素,散热技术发展到一定程度,塞铜技术、热导管的引入等,都能大大提高散热器的散热效率,另外,不少散热器产品为了使外形更加酷炫吸引,往往在风扇上加入LED,风扇转动时,LED也随着点亮,颇为吸引消费者眼球,但这对于散热效能并不带来任何帮助。
2、再谈谈散热器的材料和成型工艺
首先来看看散热器所用材质,相信大家都知道,铜和铝是最常见的两种金属材料,铝及铝合金的散热性能好,而铜的导热性能好,但是这两种材质并不是单独使用而往往是相互结合起整体散热效能才能获得较大提升,其中铜材质虽然吸热性能好,但是暴露在空气中容易被氧化,时间长了,散热器的散热效能会不断减弱,这时候散热器厂商使用了新的镀镍技术,既保证了铜材质原来良好的物理吸热能力,又能防止被氧化,但是成本上无疑也大大提高。
铝挤压工艺 主要用作制造规则的片状以及柱状鳍片,通过将原材料加热到500℃以上,并拉主要是通过热胀冷缩的方法,预先加热留有空腔的鳍片群基片,在插入铜块之后进行冷却,在达到一定的温度时,外基片收缩,依靠自身的紧缩应力裹紧中央铜块。
“酒杯铜”是铝塞铜工艺中的一种,中心铜柱的背后采用类似于一个酒杯形状的设计,这样设计的好处在于可以使热量得到快速吸收,有利于提高整体的散热效率。
一般应用于采用铜材料的散热器上,其原理是将一片片薄的铜片制作成鳍片,并且与底座进行很好的连接,这个原理就是焊接技术。不过,焊接技术已经不能够满足现在精细的全铜散热器了。所以,所必须的工艺了。总括来说,回流焊接就是通过计算机对焊接的温度和时间参数进行精确设定,从而使焊膏和被焊接的金属充分接触。这项技术的应用确保了纯铜散热器的优秀散热性能。
基本做法是采用金属折叶方式。这种工艺其实很像太阳花类型。这种工艺可以让有效散热面积随着叶片而增加,越多的叶片和越密的工艺,那么散热面积就越高。折叶工艺相对于之前挤压技术显得比较复杂,因为很多厂家对于金属折叶和底部接触紧密都做得不好,当中还涉及到一个压固的问题,那么散热器的性能将无法通过测试,所以一般的制造厂商将无法制造,重量也无法得到控制,所以折叶工艺一般是应用于高端散热器上。
热管一般是中空的圆柱形管,当中一部分空间充有易于蒸发的液体。管中始终保持真空状态,而当中的液体的蒸发温度与环境温度相近。当热量被挥发层吸收后,液体就迅速被加热到沸点,然后就开始沸腾,产生蒸气,蒸气上升到冷却层,当热量被释放后,蒸气重新凝结成液滴,由于受到重力作用或者是其他的内部作用,液滴重新回到挥发层,继续被蒸发,然后被冷却,这就形成一个周而复始的循环,推动这一循环的就是热源,也就是热管工艺原理所在。
热管具有极高的导热性、良好的等温性,冷热两侧的传热面积可任意改变,可远距离传热、可控制温度等优点,诞生早期主要应用于宇航、军工等行业,后来在冶金、化工、交通、机械以及电子技术等行业都有了广泛应用。相比于传统金属散热器,热管散热器具备低噪声、高效能的技术优势,随着技术不断成熟和大规模的生产应用,热导管的价格也越来越容易接受。
目前常见的热导管是7mm(直径)规格的,也有少数产品采用的是8mm的热导管,单位长度条件下的管型直径越大、内含气体就越多,效能的损耗也会越大,所以厂商在设计散热器的时候一般会避免对热管大幅度弯曲,另外也有少数散热器上使用直线型的热导管,但也有少数热导管被设计成非规则形状。
散热器的设计包含了很多方面理论知识,我们广州产品设计公司只有把这些基本的工艺都了解清楚之后,才能设计出好的散热器。并推向市场,赢得消费者好的口碑。
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