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不同鋁型材散熱器的工藝分析

來源:世峻弘茂鋁業   發布時間:2021-07-19   點擊量:1721

鋁型材散熱器定制的基本生產流程:產品需求——圖紙開發——模具制作——模具測試(鋁型材擠壓)——切割、cnc數控加工——功能尺寸樣品確認——顏色確認(陽極或氧化噴涂等。)——生產輸入——包裝(檢驗)——發貨。
不同類型的散熱器也有自己獨特的工藝流程。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,在散熱器市場得到了廣泛的應用。簡單來說,鋁擠壓技術就是將鋁錠在高溫下加熱,然后讓鋁液在高壓下流過帶凹槽的擠壓模具,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,技術門檻低。但由于自身材料的限制,鰭片的厚度與長度之比不能超過1: 18,在有限的空間內很難增加散熱面積。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

目前市場上主流散熱器使用的主要材料無非是鋁和銅,銅塞工藝是鋁和銅各自優勢結合的產物。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,最后進行整體冷卻。由于沒有使用第三方介質,銅塞工藝可以大大降低接觸面之間的熱阻,既保證了銅鋁結合的緊密性,又充分利用了鋁散熱快、銅吸熱快的特點。這種銅塞技術成本適中,散熱效果好,是目前市場上主流的散熱器類型。

鋁型材散熱器

3.壓實方法
也就是說,堆疊大量的銅片或鋁片,然后將橫截面壓在兩側并拋光。該截面與CPU核心接觸,另一側延伸為散熱器的散熱片。采用壓制法制造的散熱器,其特點是散熱片數量多,無需高技術就能保證每個散熱片都能與CPU核心保持良好的接觸(或接近),而且每個散熱片通過壓制法也有緊密的接觸,彼此之間的導熱損耗會顯著降低。正是因為壓制法制造的散熱器散熱片多,這種散熱器的散熱效果往往好,重量也比傳統散熱器輕很多。
4.鍛造散熱器
鍛造過程是通過加熱鋁塊并用高壓填充模具而形成的。其優點是翅片高度可達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。但在鍛造過程中,由于金屬的塑性較低,在變形過程中容易開裂,抗變形能力較高,需要大噸位(500噸以上)的鍛造機械。正是因為設備和模具成本高,產品成本極高,甚至很多超頻愛好者都不被祝福。5.聯合散熱器
由于傳統的鋁擠散熱器無法突破翅片厚度與翅片長度之比的限制,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,然后通過使用導熱膏或焊料將其結合到帶有凹槽的散熱基座上。組合式散熱器的特點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。當然,缺點也很明顯,就是使用導熱膏和焊料將鰭片和底座結合時會存在界面阻抗問題,影響散熱。為了改善這些缺點,在散熱器領域應用了兩項新技術。第一種是齒輪成形技術,利用60多噸的壓力將鋁板結合在銅板的底座上,鋁和銅之間不使用介質。從微觀上看,鋁和銅的原子在一定程度上相互連接,完全避免了傳統銅鋁結合帶來的界面熱阻的缺點,大大提高了產品的傳熱能力。二是回流焊技術。傳統接頭散熱器最大的問題是接口阻抗,而回流焊技術就是對這個問題的一種改進。事實上,回流焊的工藝與傳統的接頭散熱器幾乎相同,只是使用了專用的回流焊爐,可以精確設置焊接溫度和時間參數。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,控制每個焊點的銅的熔化時間和熔化溫度,保證所有焊點的均勻性。
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比的限制。在切割過程中,使用專用工具將整個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,不會出現接口阻抗問題。但是這種切割工藝由于受到浪費和良品率低的影響,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將其與加工好的底座結合成一體。由于制造工藝為連續鍵合,適合作為高厚長比的散熱器,且由于散熱片為一體成型,有利于熱傳導的連續性。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獲得最大的熱量。
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