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Dans le monde de l'électronique, une gestion thermique efficace n'est pas une réflexion après coup. C'est une nécessité critique pour la performance, la fiabilité et la durée de vie. Le point culminant de nombreuses solutions thermiques est le modeste mais très important dissipateur thermique. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment sont fabriqués les dissipateurs thermiques ?
La réponse est en fait un peu plus compliquée que vous ne le pensez. La technique de fabrication choisie a un impact direct sur les performances, le coût et l'adéquation du dissipateur thermique pour une application donnée. Alors que les dissipateurs thermiques en aluminium extrudé produits en série sont le choix habituel pour l'électronique grand public, les industries aux exigences de performance plus critiques utilisent des techniques de fabrication plus précises et plus robustes.
Dans cet article, nous allons examiner les différentes méthodes de, avec un examen partiellement détaillé de la raison pour laquelle les dissipateurs thermiques usinés par CNC sont souvent la voie privilégiée dans les applications exigeantes telles que l'aérospatiale, la défense, le médical et les télécommunications.fabrication de dissipateurs thermiques personnalisés
Avant d'entrer dans le « comment », il est nécessaire de comprendre la raison du « pourquoi ». L'objectif de tout dissipateur thermique est de maximiser sa surface afin de transférer efficacement la chaleur d'un dispositif (par exemple, un CPU ou un transistor de puissance) vers l'air ambiant. La fabrication du dissipateur thermique détermine la densité des ailettes, le rapport d'aspect, l'épaisseur de la plaque de base et la complexité géométrique globale, et ces facteurs déterminent le potentiel de dissipation de puissance effective du dissipateur thermique.
Il s'agit de la méthode la plus courante et la plus rentable pour la production en grande série.
Processus :Une billette d'aluminium chauffée est forcée à travers une filière en acier au moyen d'un vérin hydraulique. La forme de la filière détermine le profil du dissipateur thermique en section transversale et produit également les ailettes.
Avantages :Coûts de production très faibles par unité en grands volumes, temps de production rapide pour les formes simples.
Inconvénients :Limité aux sections transversales identiques disponibles à partir de la filière, restrictions sur le rapport d'aspect des ailettes (hauteur par rapport à l'espacement) et peu de flexibilité en termes de conception. Des opérations secondaires sont souvent nécessaires pour des caractéristiques telles que les trous de montage.
Ce processus est utilisé pour les dissipateurs thermiques ayant de très grandes surfaces.
Processus :Chaque ailette est estampée ou usinée, puis collée à une plaque de base séparée au moyen d'époxy thermique ou, dans les versions à plus hautes performances, brasée dans un four.
Avantages :Une densité d'ailettes très élevée et de grandes tailles globales sont possibles, ce qui est impossible à obtenir avec l'extrusion.
Inconvénients :L'interface thermique entre les ailettes et la base peut être un point de défaillance possible, et les versions brasées sont plus coûteuses et impliquent un cyclage thermique complexe.
Cela signifie produire un dissipateur thermique unique d'un seul tenant avec des ailettes très fines et densément serrées.
Processus :Avec un outil de rabotage spécial, de fines couches de métal sont pelées d'un bloc solide de cuivre ou d'aluminium, les ailettes étant relevées vers le haut. Il en résulte une pièce unique et continue de métal pour la base et les ailettes.
Avantages :Excellente performance thermique grâce à une interface base-ailette sans soudure et une densité d'ailettes élevée.
Inconvénients :Généralement limité aux métaux plus tendres (cuivre) et le processus peut être plus coûteux que l'extrusion. La flexibilité de conception est également quelque peu entravée.
Utilisé pour les dissipateurs thermiques à faible coût et de faible profil.
Comment fonctionne le processus : Emboutissage de tôle en une géométrie d'ailettes spécifique. Des empilements de pièces embouties peuvent être ajoutés et assemblés pour créer une plus grande surface.
Avantages :Coût incroyablement bas et vitesse très élevée en production de masse.
Inconvénients :Performance thermique très limitée, pas bon pour les hautes puissances.
Pour les prototypes, les productions de volumes faibles à moyens, et là où la performance et la fiabilité sont sans compromis, il n'y a pas d'alternative à l'usinage CNC. Comment un dissipateur thermique est-il fabriqué par CNC ?
Chez Falcon CNC Swiss, nous fabriquons des dissipateurs thermiques usinés par CNC sur des fraiseuses CNC à 3, 4 et 5 axes de pointe (le type avec une broche rotative ronde), ce qui permet d'usiner un bloc solide de matière (normalement de l'aluminium ou du cuivre) avec une précision incroyable pour fabriquer un dissipateur thermique haute performance.
Conception et programmation :Un modèle CAO 3D du dissipateur thermique est créé. Ensuite, nos ingénieurs et la FAO (fabrication assistée par ordinateur) utilisent une série de programmes pour créer les instructions pour la machine CNC, c'est-à-dire les trajectoires d'outil nécessaires pour couper les pièces.
Sélection du matériau :Un bloc solide de matière ayant une conductivité thermique élevée (cuivre C110 ou aluminium 6061) est solidement serré ou maintenu dans la machine CNC.
Usinage de précision :La machine exécute ensuite les instructions programmées en enlevant de la matière par une série de rotations de chaque outil de coupe de manière systématique. Cela permet
1) D'usiner des géométries d'ailettes fines complexes avec des rapports d'aspect élevés.
2) Des trous de montage précis et des filetages taraudés pour le montage.
3) Des géométries différentes sur le support moteur dédié.
4) Des supports intégrés comme des supports et des boîtiers fabriqués en une seule pièce.
5) Des finitions secondaires qui peuvent inclure l'ébavurage, le lissage des surfaces, des revêtements (par exemple, l'anodisation dans le cas de l'aluminium) pour améliorer la résistance à la corrosion. Indiquer l'émission thermique dans les applications.
Bien que ce ne soit pas l'option la moins chère lors de la production en masse de millions d'unités, les avantages de l'utilisation de dissipateurs thermiques usinés par CNC sont d'un bénéfice inégalé :
Paramètres de conception incomparables :Forme dans toutes les configurations jugées nécessaires. Les ailettes n'ont pas besoin d'être droites, elles peuvent être ondulées, décalées ou d'épaisseurs variables, formant ainsi les caractéristiques de dissipation thermique nécessaires.
Performance thermique :Un CNC permet de fraiser un dissipateur thermique solide à partir d'un bloc de métal massif, éliminant ainsi les inconvénients des interfaces thermiques si courantes dans d'autres conceptions de dissipateurs ayant des pièces assemblées (où les conductivités thermiques ne sont pas aussi rapides pour collecter la chaleur de la base vers les extrémités des ailettes).
Rapidité de prototypage et flexibilité :Besoin d'un prototype de dissipateur thermique conçu en quelques jours au lieu de semaines. Besoin de CNC, comme moyen de permettre un prototypage rapide sans coûts de fabrication ou d'exploitation étendus nécessaires à la fabrication de filières d'extrusion coûteuses.
Précision et intégration inégalées :Une solution thermique complète peut être conçue et fabriquée pour intégrer parfaitement à la fois le dissipateur thermique et le processus électronique normalement en une seule pièce, garantissant ainsi un ajustement parfait et éliminant l'assemblage habituel.
Diversité des matériaux :Usiné à partir d'une variété d'alliages d'aluminium et de cuivre haute performance (alliages d'aluminium 6061 et 7075 et alliages de cuivre) pour répondre aux propriétés thermiques et mécaniques réfléchies nécessaires.
Le meilleur type de processus dépend de vos besoins :
L'extrusion est la meilleure pour les besoins à grand volume et à faible coût pour des formes à section transversale simples et régulières. Les ailettes collées sont les meilleures pour fabriquer de très grands dissipateurs thermiques ou ceux avec de très grandes densités d'ailettes.
L'emboutissage est appliqué aux articles grand public à faible coût et faible puissance. L'usinage CNC est la seule et unique méthode pour obtenir des dissipateurs thermiques haute performance, personnalisés et de précision. Ceux-ci sont nécessaires pour les prototypes, l'aérospatiale, les équipements médicaux et l'électronique de puissance élevée.
Partenariat avec Falcon CNC Swiss pour des dissipateurs thermiques personnalisés. Savoir comment les dissipateurs thermiques sont fabriqués n'est que la première étape. L'étape suivante consiste à trouver un fabricant qui peut vous garantir des performances et des méthodes de fabrication éprouvées.
Falcon CNC Swiss se spécialise dans la fabrication de dissipateurs thermiques usinés par CNC pour répondre et dépasser même les problèmes de gestion thermique les plus difficiles. Nos capacités et notre connaissance de tous les aspects des machines de fabrication nous permettent de fabriquer des produits complexes, fiables et bien conçus qui correspondent le plus précisément à vos spécifications opérationnelles.
Prêt à résoudre vos problèmes thermiques les plus difficiles ?Appelez-nous pour une consultationsur votre projet et un devis potentiel pour un dissipateur thermique personnalisé usiné par CNC qui peut garantir le succès.
