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散熱片是如何沖壓加工生產的

2020-4-25 14:51:47點擊:
散熱片是一種給電器中的易發熱電子元件散熱的裝置,多由鋁合金,黃銅或青銅做成板狀,片狀,多片狀等,散熱片沖壓加工...


(圖上散熱片尺寸為 40*11*40)

散熱片是如何沖壓加工生產的:

    首先我們得知道什么是散熱片,散熱片是一種給電器中的易發熱電子元件散熱的裝置,多由鋁合金,黃銅或青銅做成板狀,片狀,多片狀等,如電腦中CPU中央處理器要使用相當大的散熱片,電視機中電源管,行管,功放器中的功放管都要使用散熱片。一般散熱片在使用中要在電子元件與散熱片接觸面涂上一層導熱硅脂,使元器件發出的熱量更有效地傳導到散熱片上,再經散熱片散發到周圍空氣中去。就散熱片材質來說,每種材料其導熱性能是不同的,按導熱性能從高到低排列,分別是銀,銅,鋁,鋼。不過如果用銀來作散熱片會太昂貴,故最好的方案為采用銅質。雖然鋁便宜吸熱片得多,但顯然導熱性就不如銅好(大約只有銅的50%左右)。目前常用的散熱片材質是銅和鋁合金,二者各有其優缺點。銅的導熱性好,但價格較貴,加工難度較高,重量過大(很多純銅散熱器都超過了CPU對重量的限制),熱容量較小,而且容易氧化。而純鋁太軟,不能直接使用,都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度,鋁合金的優點是價格低廉,重量輕,但導熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。對于普通用戶而言,用鋁材散熱片已經足以達到散熱需求了。北方冬季取暖的暖氣片也叫散熱片。散熱片散熱器的構成中占有重要的角色,除風扇的主動散熱以外,評定一個散熱器的好壞,很大程度上取決于散熱片本身的吸熱能力和熱傳導能力.

     散熱片的基本生產流程:產品需求---圖紙開發---模具制作---試模(擠出鋁型材)---切割,CNC加工---功能尺寸樣品確認---顏色確認(陽極或氧化\噴涂\其他)---生產投入---包裝(檢驗)---交貨.

   1. 鋁擠式散熱片鋁材質由于本身柔軟易加工的特點很早就應用在散熱器市場,鋁擠技術簡單的說就是將鋁錠高溫加熱后,在高壓下讓鋁液流經具有溝槽的擠型模具,作出散熱片初胚,然再對散熱片初胚進行裁剪、剖溝等處理后就做成了我們常見到的散熱片。鋁擠散熱片的成本低,技術門檻要求也不高,不過由于受到本身材質的限制散熱鰭片的厚度和長度之比不能超過1:18,所以在有限的空間內很難提高散熱面積,故鋁擠散熱片散熱效果比較差,很難勝任現今日益攀升的高頻率CPU。

   2. 塞銅式散熱片目前市場主流的散熱片所用的主要材質無外乎鋁和銅兩種,而塞銅工藝則正是結合鋁和銅各自優點應運而生的產物。塞銅工藝是利用熱脹冷縮的原理來完成的,將鋁擠型散熱片加熱后將銅芯塞入其中,最后再進行整體的冷卻。由于沒有使用第三方介質,塞銅工藝可以大幅度降低接觸面間的熱阻,不但保證了銅鋁結合的緊密程度,更充分利用了鋁散熱快和銅吸熱快的特性。 這種塞銅工藝成本適中散熱效果也不錯,是目前市場上的主流散熱片類型。

  3. 壓固法也就是將眾多的銅片或鋁片疊加起來,然后在兩側加壓并將其截面進行拋光,這個截面與CPU核心接觸,另外一面則伸展開來作為散熱片的鰭片。壓固法制作的散熱器其特點是鰭片數量可以做的很多,而且不需要很高的工藝就能保證每個鰭片都能與CPU核心保持良好的接觸(或靠近),而各個鰭片之間也通過壓固的方式有著緊密的接觸,彼此之間的熱量傳導損失也會明顯降低,正是因為壓固法制作的散熱器擁有眾多的鰭片,這種散熱器的散熱效果往往不錯,重量則比傳統的散熱器要輕的多。


(圖上散熱片尺寸為 40*11*40)

  4. 鍛造式散熱片鍛造工藝就是將鋁塊加熱后利用高壓充滿模具內而形成的,它的優點是鰭片高度可以達到50mm以上,厚度1mm以下,能夠在相同的體積內得到最大的散熱面積,而且鍛造容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。但鍛造時,因金屬的塑性低,變形時易產生開裂,變形抗力大,需要大噸(500噸以上)位的鍛壓機械,也正因為設備和模具的高昂費用而導致產品成本極高,連許多超頻發燒友都無福消受。

  5. 接合型散熱片由于傳統鋁擠型散熱片無法突破鰭片厚度和長度的比例限制,故而采用結合型散熱片。這種散熱片是先用鋁或銅板做成鰭片,之后利用導熱膏或焊錫將它結合在具有溝槽的散熱底座上。結合型散熱片的特點是鰭片突破原有的比例限制,散熱效果好,而且還可以選用不同的材質做鰭片。當然了,缺點也顯而易見,就是利用導熱膏和焊錫接結合鰭片和底座會存在介面阻抗問題,從而影響散熱,為了改善這些缺點,散熱片領域又運用了2種新技術。首先是插齒技術,它是利用60噸以上的壓力,把鋁片結合在銅片的基座中,并且鋁和銅之間沒有使用任何介質,從微觀上看鋁和銅的原子在某種程度上相互連接,從而徹底避免了傳統的銅鋁結合產生介面熱阻的弊端,大大提高了產品的熱傳到能力。第二種是回流焊接技術,傳統的接合型散熱片最大的問題是介面阻抗問題,而回流焊接技術就是對這一問題的改進。其實,回流焊接和傳統接合型散熱片的工序幾乎相同,只是使用了一個特殊的回焊爐,它可以精確的對焊接的溫度和時間參數進行設定,焊料采用用鉛錫合金,使焊接和被焊接的金屬得到充分接觸,從而避免了漏焊空焊,確保了鰭片和底座的連接盡可能緊密,最大限度降低介面熱阻,又可以控制每一個焊點的焊銅融化時間和融化溫度,保證所有焊點的均勻,不過這個特殊的回焊爐價格很貴,主板廠商用的比較多,而散熱器廠商則很少采用。

  6. 切削式散熱片相對于鋁擠型散熱片,切削工藝解決了散熱片的鰭片厚長之比的限制。切削工藝是利用特殊的刀具將整塊材質削出一層層的鰭片,這種散熱鰭片可薄至0.5mm,而且散熱片的鰭片和底座是一體的,因而就不會出現界面阻抗的問題。不過這種切削工藝在生產的過程中廢料多和量品率低的影響使得成本居高不下,故而切削工藝主要偏向銅制散熱片。
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