Тэхналогіі вытворчасці халодных пліт і асноўныя праблемы

Па меры таго, як магутная электроніка працягвае развівацца ў такіх галінах, як цэнтры апрацоўкі дадзеных, электрамабілі, назапашванне энергіі і высокапрадукцыйныя вылічэнні, кіраванне тэмпературай стала найважнейшым фактарам надзейнасці і эфектыўнасці сістэмы. Традыцыйныя рашэнні паветранага астуджэння ўсё часцей аказваюцца недастатковымі для сучасных сістэм з высокім цеплавым патокам. У выніку вадкасная халодная пласціна, таксама вядомая як радыятар з вадкасным астуджэннем, стала асноўным кампанентам сучасных сістэм астуджэння з халоднай пласцінай.

Гэты артыкул змяшчае поўны агляд тэхналогіі вадкаснага халоднага астуджэння, ахопліваючы прынцыпы працы, тыповыя тыпы халодных пласцін, вытворчыя праблемы і перадавыя працэсы злучэння. Ён прызначаны для таго, каб дапамагчы інжынерам і асобам, якія прымаюць рашэнні, лепш зразумець рашэнні па вадкасным астуджэнні халодных пласцін і выбраць найбольш прыдатны падыход для сваіх ужыванняў.

1. што такое вадкасная халодная пласціна?

Вадкасная халодная пласціна (таксама званая вадкаснай халоднай пласцінай або вадзяной халоднай пласцінай) — гэта прылада цеплаперадачы, якая адводзіць цяпло ад магутных кампанентаў шляхам цыркуляцыі астуджальнай вадкасці па ўнутраных каналах.

Асноўны прынцып працы халоднай пласціннай астуджэння заключаецца ў наступным:

1. цяпло выпрацоўваецца электроннымі кампанентамі, такімі як працэсары, відэакарты, модулі харчавання або батарэі

2. цяпло перадаецца ад прылады да халоднага радыятара праз непасрэдны кантакт

3. Цепланосбіт працякае па ўнутраных каналах, паглынаючы і адводзячы цяпло

4. Нагрэтая вадкасць перадаецца ў знешні цеплаабменнік для рассейвання

У параўнанні з паветраным астуджэннем, пласціны вадзянога астуджэння прапануюць:

• больш высокая эфектыўнасць цеплаперадачы

• больш раўнамернае размеркаванне тэмпературы

• кампактная сістэмная інтэграцыя

• найвышэйшая прадукцыйнасць для асяроддзяў з высокім цеплавым патокам

У вылічальных праграмах той жа прынцып ужываецца ў вадзяных блоках працэсараў, блоках астуджэння працэсараў і канструкцыях графічных працэсараў з вадзяным блокам, дзе кампактны вадзяны блок непасрэдна астуджае працэсары.

2. тыповыя тыпы вадкасных халодных пліт і іх праблемы

Розныя сферы прымянення патрабуюць розных структур вадкасных халодных пласцін. Выбар матэрыялу, канструкцыя ўнутранага канала і метады вытворчасці непасрэдна ўплываюць на прадукцыйнасць, кошт і надзейнасць.

2.1 трубчастая вадкасная халодная пласціна

Канструкцыі «труба ў пласціне» прадугледжваюць убудаванне металічных трубак у асноўную пласціну для ўтварэння каналаў для астуджэння.

перавагі:

• простая структура

• нізкі кошт вытворчасці

• падыходзіць для прымянення з нізкай і сярэдняй магутнасцю

праблемы:

• абмежаваная шчыльнасць каналаў зніжае эфектыўнасць астуджэння

• некалькі цеплавых інтэрфейсаў павялічваюць цеплавое супраціўленне

• камбінацыі медных трубак і алюмініевых пласцін могуць выклікаць гальванічную карозію

• не падыходзіць для высокапрадукцыйных сістэм астуджэння халоднай пласцінай

2.2 адтуліна для вадкаснага астуджэння з адтулінамі

Пры свідраванні з дапамогай пісталета ствараюцца прамыя ўнутраныя каналы ўнутры суцэльнай металічнай пласціны, якія затым герметызуюцца на канцах.

перавагі:

• высокая механічная трываласць

• гладкія ўнутраныя паверхні каналаў

• надзейны пры ўмераных цеплавых нагрузках

праблемы:

• прамыя каналы абмяжоўваюць гнуткасць дызайну

• складана вырабляць пліты даўжынёй больш за 500 мм з высокай дакладнасцю

• канцавыя заглушкі з'яўляюцца патэнцыйнымі месцамі ўцечкі

• менш падыходзіць для складаных цеплавых схем

2.3 паяная вадкасная халодная пласціна

Паяная вадкасная халодная пласціна вырабляецца шляхам апрацоўкі каналаў пратокі ў асноўнай пласціне і канчатковага злучэння вечка з дапамогай вакуумнай пайкі.

перавагі:

• дазваляе складаныя ўнутраныя канструкцыі каналаў

• выдатныя цеплавыя характарыстыкі

• раўнамернае размеркаванне тэмпературы

• звычайна выкарыстоўваецца ў высакаякасных сістэмах вадкаснага астуджэння з халоднай пласцінай

праблемы:

• патрабуе дарагіх вакуумных паяльных печаў

• працяглыя вытворчыя цыклы (6–8 гадзін на партыю)

• высокая адчувальнасць да чысціні паверхні і кантролю працэсу

• больш высокі кошт вытворчасці і абмежаваная гнуткасць

2.4 убудаваная трубчастая халодная пласціна

У гэтай канструкцыі выгнутыя трубы прэсуюцца, паяюцца або злучаюцца ў асноўную пласціну.

перавагі:

• больш гнуткая пракладка каналаў, чым пры наземным мантажы труб

• сумяшчальны з алюмініевымі, меднымі або нержавеючымі сталёвымі трубамі

праблемы:

• складаны працэс зборкі

• стабільнасць якасці моцна залежыць ад майстэрства выканання

• паяныя версіі дарагія і складаныя ў рамонце

3. параўнанне працэсу вытворчасці вадкіх халодных пласцін

Прадукцыйнасць і надзейнасць пласціны вадкаснага астуджэння ў значнай ступені залежаць ад тэхналогіі яе злучэння і герметызацыі. Розныя метады вытворчасці прапануюць розныя кампрамісы.

3.1 распаўсюджаныя тэхналогіі злучэння

3.2 зварка трэннем з перамешваннем для вадкасных халодных пласцін

Зварка трэннем з перамешваннем (ЗТР) — гэта працэс злучэння ў цвёрдым стане, пры якім цяпло выпрацоўваецца за кошт механічнага трэння, а не плаўлення матэрыялу.

Асноўныя перавагі вытворчасці вадкіх халодных пліт ўключаюць:

• не плаўіцца, захоўваючы першапачатковую цеплаправоднасць

• шчыльныя зварныя швы без пустэч з практычна нулявой рызыкай уцечак

• высокая механічная трываласць, блізкая да асноўнага матэрыялу

• кароткія цыклы зваркі, ідэальна падыходзяць для аўтаматызацыі

• выдаткі на вытворчасць у 2–10 разоў ніжэйшыя, чым на пайку

FSW усё часцей выкарыстоўваецца для вырабу вадкасных халадзільных пласцін OEM, вадкасных халадзільных пласцін ODM і халадзільных пласцін вялікай колькасці на заказ.

4. сцэнарыі прымянення

Вадкія халодныя пласціны шырока выкарыстоўваюцца ў прыладах, якія патрабуюць высокаэфектыўнага кіравання тэмпературай, у тым ліку:

• цэнтры апрацоўкі дадзеных і серверы (блок астуджэння працэсара, найлепшыя рашэнні для вадзяных блокаў працэсара)

• паскаральнікі штучнага інтэлекту і відэакарты з сістэмамі вадзянога блока

• сілавая электроніка электрамабіляў

• акумулятарныя батарэі і сістэмы захоўвання энергіі

• тэлекамунікацыйнае абсталяванне і інфраструктура 5g

• прамысловыя крыніцы харчавання і інвертары

5. ключавыя фактары пры выбары вадкаснай халоднай пліты

Пры выбары халоднай пліты для вадкасці на заказ варта ўлічваць наступныя фактары:

• цеплавая нагрузка і шчыльнасць цеплавога патоку

• тып астуджальнай вадкасці і працоўны ціск

• умовы навакольнага асяроддзя

• патрабаванні да надзейнасці і тэрміну службы

• мэты па выдатках і аб'ём вытворчасці

• патрэбы ў наладзе і інтэграцыі

Супрацоўніцтва з вопытным вытворцам вадкасных халодных пліт забяспечвае аптымальны баланс паміж прадукцыйнасцю, надзейнасцю і коштам.

Вадкасная халодная пласціна з'яўляецца найважнейшым кампанентам сучасных сістэм вадкаснага астуджэння з халоднай пласцінай. У той час як традыцыйныя рашэнні, такія як канструкцыі з трубамі ў пласціне і перфараваныя адтуліны, застаюцца жыццяздольнымі для пэўных ужыванняў, перадавыя працэсы, такія як вакуумная пайка і зварка трэннем з перамешваннем, рухаюць галіну наперад.

Сярод іх, звараныя трэннем з перамешваннем пласціны для вадкаснага астуджэння прапануюць найлепшы баланс:

• цеплавыя характарыстыкі

• механічная трываласць

• надзейнасць без уцечак

• эканамічная эфектыўнасць

Паколькі попыт на высокапрадукцыйнае астуджэнне працягвае расці, халодныя пласціны, вырабленыя на заказ, вадкасныя халодныя пласціны ад OEM і вадкасныя халодныя пласціны ад ODM будуць адыгрываць усё больш важную ролю ў рашэннях па кіраванні тэмпературай наступнага пакалення.