হিট সিঙ্ক হাউজিং: সুপিরিয়র কুলিং এর জন্য মূল ডিজাইন ফ্যাক্টর

দ্যা ডেফিনিটিভ উত্তর: ইন্টিগ্রেটিং স্ট্রাকচার এবং হিট ডিসিপেশন

একটি হিট সিঙ্ক হাউজিং একটি প্রতিরক্ষামূলক শেল থেকে অনেক বেশি। এটি ইঞ্জিনযুক্ত ঘের যা যান্ত্রিক সুরক্ষা, বৈদ্যুতিক নিরোধক এবং সক্রিয় তাপ পথকে একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদানে ফিউজ করে। সঠিকভাবে ডিজাইন করা হলে, ক তাপ বেসিনে হাউজিং পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সকে তাদের সর্বোচ্চ জংশন তাপমাত্রার নিচে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে সক্ষম করে, প্রায়শই তাপের ঘনত্ব অতিক্রম করে 100 W/cm2 কমপ্যাক্ট স্পেসে। মূল কর্মক্ষমতা মেট্রিক, তাপ প্রতিরোধের, নীচে চালিত করা যেতে পারে 0.4 ডিগ্রী C/W উপাদান, পাখনা জ্যামিতি, এবং পৃষ্ঠ চিকিত্সা অপ্টিমাইজ করে জোরপূর্বক পরিচলন মধ্যে. সরাসরি টেকঅ্যাওয়ে হল যে একটি হিট সিঙ্ক হাউজিং নির্বাচন করা প্রথমে একটি তাপ ডিজাইনের সিদ্ধান্ত, যেখানে তাপ লোড এবং হাউজিং ক্ষমতার মধ্যে ডেটা-চালিত মিল অকাল ব্যর্থতা এবং কর্মক্ষমতা থ্রটলিং প্রতিরোধ করে।

উপাদান বিজ্ঞান: তাপ কর্মক্ষমতা ফাউন্ডেশন

অ্যালুমিনিয়াম অ্যালো: ওয়ার্কহরস

অ্যালুমিনিয়াম তাপ সিঙ্ক হাউজিং উৎপাদনে প্রাধান্য দেয় কারণ এটি ওজন, খরচ এবং তাপ পরিবাহিতাকে ভারসাম্য রাখে। 6063-T5-এর মতো পেটা অ্যালয় চারপাশে তাপ পরিবাহিতা প্রদান করে 200 W/m-K , ঘন, পাতলা পাখনা সহ এক্সট্রুড প্রোফাইলের জন্য তাদের আদর্শ করে তোলে। ডাই-কাস্টিং-এ, A380-এর মতো সাধারণ অ্যালো প্রায় অফার করে 100 W/m-K , একটি ট্রেড-অফ যা জটিল নেট-আকৃতির ক্ষমতা এবং মেশিনিং খরচ কমিয়ে আনে। হাউজিং ওজনের প্রতিটি গ্রাম সংরক্ষণের জন্য, কাঠামোগত অখণ্ডতা ক্ল্যাম্পিং ফোর্স এবং কম্পন পরিচালনা করার জন্য যথেষ্ট শক্ত থাকে।

কপার: খরচে সর্বোচ্চ পরিবাহিতা

যখন তাপীয় বাজেট রেজার-পাতলা হয়, তামা পছন্দের উপাদান হয়ে ওঠে। প্রায় একটি পরিবাহিতা সঙ্গে 385 W/m-K , কপার হাউজিং অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় পরিবাহী তাপীয় প্রতিরোধের প্রায় অর্ধেক কমাতে পারে। জরিমানা একটি ফ্যাক্টর দ্বারা ওজন বৃদ্ধি হয় 3.3 এবং কাঁচামাল খরচ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি. ব্যবহারিক ডিজাইনগুলি প্রায়শই তামার তাপ স্প্রেডারের বা বাষ্প চেম্বারগুলিকে একটি অ্যালুমিনিয়াম হাউজিংয়ে এম্বেড করে উভয় জগতের সেরাটি ক্যাপচার করতে, যেখানে হট স্পট তৈরি হয় ঠিক সেখানে উচ্চ পরিবাহিতাকে কেন্দ্রীভূত করে।

উদীয়মান বিকল্প এবং কম্পোজিট

গ্রাফাইট-রিইনফোর্সড পলিমার এবং সিরামিক-ভর্তি প্লাস্টিক হালকা ওজনের, মাঝারি তাপীয় লোড সহ বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক হাউজিংয়ের জন্য বাজারে প্রবেশ করছে। তাদের সাধারণ পরিবাহিতা থেকে পরিসীমা 5 থেকে 20 ওয়াট/মি-কে , কম-পাওয়ার LED ড্রাইভারের জন্য উপযুক্ত কিন্তু উচ্চ-ঘনত্ব পাওয়ার মডিউলগুলির জন্য নয়। নির্বাচন সর্বদা একটি সাধারণ নিয়মে প্রত্যাবর্তন করে: উপাদান পরিবাহিতা আবাসনটি কী বিলুপ্ত করতে পারে তার জন্য সিলিং সেট করে।

ডিজাইন জ্যামিতি যা তাপ স্থানান্তর বৃদ্ধি করে

পাখনার আকৃতি, ব্যবধান এবং উচ্চতা সরাসরি নির্দেশ করে যে একটি আবাসন কতটা কার্যকরভাবে আশেপাশের বাতাসে তাপ স্থানান্তর করে। প্রাকৃতিক পরিচলনে, উপরে বৃহত্তর পাখনার ফাঁক 8 মিমি উচ্ছ্বাস-চালিত প্রবাহ বিকাশের অনুমতি দেয়, যখন জোরপূর্বক পরিচলন অবস্থায়, পাখনার ঘনত্ব প্রতি ইঞ্চিতে 8 থেকে 12 ফিন সাধারণ পাখনা সংখ্যা দ্বিগুণ হিসাবে অনেক দ্বারা তাপ প্রতিরোধের কমাতে পারেন 40 শতাংশ , কিন্তু শুধুমাত্র যদি ফ্যান ফলে চাপ ড্রপ অতিক্রম করতে পারে. পিন ফিন অ্যারে, প্রায়ই ডাই-কাস্ট হাউজিংগুলিতে ব্যবহৃত হয়, পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল পর্যন্ত বৃদ্ধি করে 30 শতাংশ একই পদচিহ্নের সোজা পাখনার তুলনায়, এগুলিকে সর্ব-দিকনির্দেশক বায়ুপ্রবাহের জন্য চমৎকার করে তোলে। একটি পাখনার আকৃতির অনুপাত (উচ্চতা ফাঁক দিয়ে বিভক্ত) অবশ্যই উত্পাদন সীমার মধ্যে থাকতে হবে; অতিক্রম 20:1 সাধারণত নির্ভুল এক্সট্রুশন জন্য সংরক্ষিত হয়.

উত্পাদন পদ্ধতি তুলনা: এক্সট্রুড, ডাই-কাস্ট এবং স্ট্যাম্পড হাউজিং

এক্সট্রুশন পেটা খাদ থেকে সর্বাধিক পরিবাহিতা সরবরাহ করে তবে জ্যামিতিকে একটি ধ্রুবক ক্রস-সেকশনে সীমাবদ্ধ করে। ডাই-কাস্টিং ডিজাইনারদের মাউন্টিং ব্র্যাকেট, কানেক্টর কাটআউট এবং জটিল ফিনগুলিকে এক টুকরোতে একত্রিত করার ক্ষমতা দেয়, যদিও কাস্ট অ্যালয়ের নিম্ন পরিবাহিতা অবশ্যই মোটা ক্রস-সেকশন দিয়ে অফসেট করা উচিত। স্ট্যাম্পড হাউজিংগুলি কনজিউমার ইলেকট্রনিক্সে উৎকর্ষ লাভ করে যেখানে পাতলা পাত ধাতু কার্যকরী, কম খরচে তাপ স্প্রেডারের মধ্যে ভাঁজ করে।

সারফেস ট্রিটমেন্ট: অ্যানোডাইজিং এবং বিয়ন্ড

কাঁচা অ্যালুমিনিয়ামের উপরিভাগের নির্গমন ক্ষমতা মাত্র প্রায় 0.05 , মানে এটি খুব কম তাপ বিকিরণ করে। একটি কালো anodized ফিনিস থেকে নির্গততা বাড়ায় 0.80 বা তার বেশি , নাটকীয়ভাবে প্যাসিভ রেডিয়েশন কুলিংয়ের উন্নতি। প্রাকৃতিক পরিচলন পরিবেশে, পৃষ্ঠের এই পরিবর্তন একাই উপাদানের তাপমাত্রা হ্রাস করতে পারে 5 থেকে 10 ডিগ্রি সে . নিকেল দিয়ে ইলেক্ট্রোপ্লেটিং করা বা রাসায়নিক রূপান্তর আবরণ ব্যবহার করা পরিবাহিতাকে ত্যাগ না করে ক্ষয় প্রতিরোধ করে, যা বহিরঙ্গন টেলিকম হাউজিংয়ের জন্য অপরিহার্য। যাইহোক, পুরু পেইন্ট স্তর তাপ ইন্টারফেস প্রতিরোধের যোগ; সর্বোত্তম আবরণ নীচে রাখা হয় 25 মাইক্রন নীচে ধাতু অন্তরক এড়াতে.

শিল্প জুড়ে ব্যবহারিক প্রয়োগের উদাহরণ

• হাই-পাওয়ার এলইডি স্ট্রিটলাইটগুলি প্যাসিভলি কুল অ্যারে আঁকার জন্য ইন্টিগ্রেটেড পিন ফিন সহ ডাই-কাস্ট অ্যালুমিনিয়াম হাউজিংয়ের উপর নির্ভর করে 150 ওয়াট , LED জংশন তাপমাত্রা 85 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে বজায় রাখা।
• সার্ভারের জন্য সিপিইউ কুলারগুলি তামার তাপ পাইপগুলিকে অ্যালুমিনিয়াম এক্সট্রুড হাউজিং বিভাগের সাথে একত্রিত করে, ক্রমাগত তাপীয় লোড পরিচালনা করে 200 W একটি 2U র্যাক স্পেসে।
• স্বয়ংচালিত ইঞ্জিন নিয়ন্ত্রণ ইউনিটগুলি সিল করা, অ্যানোডাইজড ডাই-কাস্ট হাউজিংগুলি ব্যবহার করে যা 15-25 ওয়াট ক্ষয় করে জল, লবণ এবং 105 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রা থেকে ইলেকট্রনিক্সকে রক্ষা করে৷
• সৌর খামারগুলির জন্য পাওয়ার ইনভার্টারগুলি গভীর উল্লম্ব পাখনা সহ বড় এক্সট্রুড হাউজিং প্রোফাইল নিযুক্ত করে, নীচের প্রাকৃতিক পরিচলন তাপীয় প্রতিরোধ অর্জন করে 0.15 ডিগ্রী C/W মাল্টি-কিলোওয়াট মডিউল জুড়ে।

নির্বাচনের মানদণ্ড: তাপ লোডের সাথে হাউজিং ম্যাচিং

প্রথম ধাপ হল সর্বাধিক অনুমোদিত তাপ প্রতিরোধের গণনা করা। সূত্র ব্যবহার করে Rth = (Tjunction_max - Tambient) / শক্তি , একটি 65 ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড পরিবেষ্টনে 125 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড জংশন সীমা সহ 50 ওয়াট ডিসিপিট করার একটি প্রসেসরের জন্য একটি আবাসন প্রয়োজন যার অধীনে মোট প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে 1.2 ডিগ্রী C/W . এই মানটি অবশ্যই তাপীয় ইন্টারফেস উপাদান, হাউজিং পরিবাহী পথ এবং পাখনা থেকে বাতাসে পরিচলনকে অন্তর্ভুক্ত করতে হবে। 6063 অ্যালুমিনিয়াম থেকে 25 মিমি লম্বা পাখনা এবং 1.5 মিটার/সেকেন্ড মাঝারি বায়ুপ্রবাহ সহ নির্মিত একটি হাউজিং প্রায় কেস-টু-এয়ার প্রতিরোধ ক্ষমতা অর্জন করতে পারে 0.8 ডিগ্রী C/W , ইন্টারফেসের জন্য হেডরুম ছেড়ে। সর্বদা উচ্চতা এবং ধূলিকণা জমে, যা শীতল কার্যক্ষমতা পর্যন্ত কমাতে পারে 20 শতাংশ পণ্য জীবনের উপর।

খরচ এবং আজীবন মূল্য বিশ্লেষণ

যদিও একটি এক্সট্রুড হাউজিং কম ভলিউমের জন্য প্রতি-ইউনিট টুলিং খরচ বেশি হতে পারে, তবে পরিমাণের বেশি হলে ডাই-কাস্টিং অপরাজেয় হয়ে ওঠে প্রতি বছর 5,000 টুকরা , চারপাশে দ্বারা মেশিনিং শ্রম কমানো 30 শতাংশ . প্রকৃত মান ক্ষেত্রের নির্ভরযোগ্যতার মধ্যে আবির্ভূত হয়: একটি ভাল-পরিকল্পিত তাপ সিঙ্ক হাউজিং তাপমাত্রা-প্ররোচিত ব্যর্থতার হারকে দ্রুত আরোহণ থেকে বাধা দেয়। প্রত্যেকের জন্য 10 ডিগ্রি সে অর্ধপরিবাহী জংশন তাপমাত্রা হ্রাস, ব্যর্থতার মধ্যে গড় সময় প্রায় দ্বিগুণ হয়। তাই, 0.2 ডিগ্রি সেলসিয়াস/ওয়াট কম তাপীয় প্রতিরোধের একটি আবাসনে বিনিয়োগ করলে সরঞ্জামের আয়ু 5 থেকে 10 বছরের বেশি হতে পারে, যা প্রাথমিক প্রিমিয়ামকে ডাউনটাইম এবং প্রতিস্থাপন খরচের তুলনায় নগণ্য করে তোলে।