ちょっと、そこ！スタックド フィン ヒートシンクのサプライヤーとして、私はこれらのヒートシンクに使用されている材料の熱膨張係数が信頼性に及ぼす影響についてよく考えてきました。早速このトピックについて調べてみましょう。
まず、スタックフィンヒートシンクとは何かについて説明します。複数のフィンを積み重ねて構成されたヒートシンクの一種です。これらのヒートシンクは、熱を放散し、コンポーネントを冷却するためにさまざまな電子機器で広く使用されています。スタックド フィン ヒートシンクの効率と信頼性は、取り付けられた電子機器が適切に機能するために非常に重要です。
さて、熱膨張係数は、温度が変化したときに材料がどれだけ膨張または収縮するかを示す尺度です。材料が異なれば、熱膨張係数も異なります。たとえば、金属は一般に熱膨張係数が比較的高く、セラミックによっては熱膨張係数が低いものもあります。
スタックドフィンヒートシンクの場合、フィンやベースなど、その構造に使用される材料の熱膨張係数が異なる場合があります。この違いにより、ヒートシンクの信頼性に影響を与えるいくつかの問題が発生する可能性があります。
主な問題の 1 つは熱応力です。ヒートシンクの温度が変化すると、熱膨張係数が異なる材料は異なる速度で膨張または収縮します。これにより、ヒートシンク構造内に応力が生じる可能性があります。時間の経過とともに、この応力により、フィンまたはフィンとベースの間の接合部に亀裂や層間剥離が生じる可能性があります。たとえば、フィンの熱膨張係数がベースよりも高い場合、温度が上昇すると、フィンはベースよりも大きく膨張します。これにより関節に大きな圧力がかかる可能性があり、長期的には関節が故障し始める可能性があります。
もう1つの問題は、ヒートシンクと熱源の間の接触への影響です。効率的な熱伝達には、ヒートシンクと冷却が必要なコンポーネントとの良好な接触が不可欠です。ただし、熱膨張差により、ヒートシンクの形状が若干変化する場合があります。これにより、ヒートシンクと熱源間の接触が悪くなり、熱伝達効率が低下する可能性があります。その結果、コンポーネントの温度が上昇し、その性能と寿命に影響を与える可能性があります。
スタックドフィンヒートシンクに使用される一般的な材料のいくつかとその熱膨張係数を詳しく見てみましょう。アルミニウムは熱伝導率が高く、比較的軽量であるため、ヒートシンクとしてよく使用される素材です。熱膨張係数は約 23 x 10^-6 /°C です。一方、銅は熱伝導率が高くなりますが、熱膨張係数も約 17 x 10^-6 /°C と比較的高くなります。スタックドフィンヒートシンクでアルミニウムフィンと銅ベースの組み合わせを使用する場合、それらの熱膨張係数の違いによる潜在的な熱応力の問題に注意する必要があります。
これらの問題を軽減するには、いくつかのアプローチを採用できます。 1 つのオプションは、同様の熱膨張係数を持つ材料を慎重に選択することです。同様の速度で膨張および収縮する材料を使用することにより、ヒートシンク内の熱応力を軽減できます。たとえば、スタックドフィンヒートシンクにオールアルミニウム構造を使用して、膨張差を最小限に抑えることができます。
もう 1 つのアプローチは、適切な結合技術を使用することです。たとえば、高品質の接着剤やはんだ付け方法を使用すると、熱ストレスへの耐性が向上します。これらの接合方法により、接合部全体に応力がより均等に分散され、早期破損を防ぐことができます。
ここで、スタックフィン型ヒートシンクを他のタイプのヒートシンクと比較してみましょう。があるダイカストヒートシンク、押し出し成形ヒートシンク、 そしてスカイブドフィンヒートシンク。ダイカストヒートシンクは、溶融金属を金型に注入して作られます。複雑な形状を持つこともありますが、ダイカストに使用される材料には独自の熱膨張特性もあります。押出ヒートシンクは、加熱された金属を金型に押し込むことによって形成されます。通常、それらはより均一な構造をしていますが、材料の選択とその熱膨張係数が信頼性に影響を及ぼします。スカイブドフィンヒートシンクは、金属ブロックをスカイビングしてフィンを形成することによって作成されます。スタックド フィン ヒートシンクと同様に、材料の熱膨張差がその性能と信頼性に影響を与える可能性があります。
信頼性の点では、スタックドフィンヒートシンクには独自の利点と課題があります。一方で、放熱のための大きな表面積を提供できるため、高出力コンポーネントの冷却に最適です。一方、これまでに説明したように、熱膨張差の問題は慎重に管理する必要があります。
サプライヤーとして、当社はスタックド フィン ヒートシンクの信頼性を確保することの重要性を理解しています。当社では、さまざまな温度条件下でヒートシンクの性能を評価するために、製造プロセス中に多くのテストを実施しています。また、当社はお客様と緊密に連携して、お客様の特定の要件を理解し、熱膨張係数の違いによる影響を最小限に抑えるために最適な材料と設計を推奨します。
高品質のスタックド フィン ヒートシンクやその他のタイプのヒートシンクを市場にお持ちの場合は、ダイカストヒートシンク、押し出し成形ヒートシンク、 またはスカイブドフィンヒートシンク、私たちがお手伝いします。当社は、材料、製造プロセス、および製品の信頼性を確保するために熱膨張の問題にどのように対処するかに関する詳細情報を提供します。ご質問がある場合、または特定のニーズについて話し合いたい場合は、調達交渉についてお気軽にお問い合わせください。
参考文献
- Incropera、FP、DeWitt、DP、Bergman、TL、および Lavine、AS (2007)。熱と物質移動の基礎。ワイリー。
- ホルマン、JP (2010)。熱伝達。マグロウ - ヒル。
