スカイビングヒートシンク技術、利点、および応用

近年、技術の発展と応用市場の変化に伴い、セレーションの加工・形成方法に対する業界の専門家の注目が高まっています。 CNC セレーション装置の製造を専門とする多数のメーカーが出現し、特に水冷ラジエーターなどの製品の最終顧客も、セレーション製品を広範囲に適用し始めています。

 

なぜスカイビングヒートシンクなのでしょうか？

1. スカイビングヒートシンクは、簡単なプロセスで高密度の歯と一体の材料成形を実現できます。
スカイビング ヒートシンクは、単一ブロックの材料 (銅やアルミニウムなど) を使用し、高精度のラジエター セレーション プロセスを使用して、専用のセレーション加工機で高密度の冷却フィンを切断します。 高密度セレーション、ハイフィンフィン、超ロング冷却フィンを採用した構造です。 スカイビング ヒートシンクは、従来のラジエーターの厚さと長さの比率の制限を克服し、高密度の歯を備えたラジエーターを製造できます。 フィンとベースは「一体」です。 スカイビング ヒートシンクのベースとフィンは一体となっており、他の熱抵抗がなく、鋸歯状の材料の純度が高いため、鋸歯状の冷却フィンの効率は溶接されたラジエーターの効率よりもはるかに高くなります。 熱伝導率もプロファイルと同等のレベルに達します。

 

2. 投資が少なく、技術的敷居が低く、大量生産が迅速に実現します。
セレーション加工は主に設備に依存しており、設備は現在非常に成熟しています。 一般的なラジエーター加工工場にセレーションラインを追加するのは簡単な作業です。 これにより、業界内のセレーション加工の生産能力が大幅に向上し、スカイビングヒートシンク製品の多分野にわたる大量需要に応えています。

 

 

スカイビングヒートシンク加工

上の図を参照すると、スカイビング ヒートシンク製造の処理ワークフローは次のとおりです。

1. 材料の選択: 通常、材料効率を最大化するプロファイルを利用して、ラジエーターの要件に基づいて選択されます。

 

2. 切断: 製品の寸法に合わせて、金型ごとに 1 つの製品を作成するか、金型ごとに複数の製品を作成します。 これには、連続的な操作または個別の操作が含まれる場合があります。

 

3. CNC 加工: このステップには、不要な部品のフライス加工、シール リングの溝のフライス加工、およびその他の関連プロセスが含まれます。

 

 

4. CNCセレーションマシンによるセレーション加工：数値制御セレーションマシンを利用して材料にセレーションを作成します。

 

5. 歯車転造 (または平坦化): 通常、歯車転造機で実行されます。

 

6. 二次 CNC 機械加工: 製品図面の要件に従って、このステップには、エッジから歯を削り取り、中央に穴を開け、空隙を作成し、表面に面し、ネジ穴を加工し、固定具の位置を作成することが含まれます。

 

7. 表面処理: このステップでは、製品仕様に従って表面処理を適用します。

 

セレーション加工によるヒートシンクフィン製造のメリット

1. ヒートシンクフィンの密度が高い (歯が薄く、歯の間隔が狭い):
鋸歯状のヒートシンク フィンはフィン密度が高く、限られた体積内で熱交換表面積が増加します。 異形成形や押出成形プロセスの制約とは異なり、鋸歯状により歯の厚さと間隔を大幅に小さくすることができます。 精密機械を使用すると、0.05 という小さな歯の厚さと間隔を実現できます。

 

2. より高いヒートシンクフィン:
鋸歯状ヒートシンク フィンの歯の高さは最大 120mm に達する可能性があり、理論上のプロセス能力に応じてさらに高くなる可能性があり、さまざまな用途におけるほとんどのヒートシンクの製造要件を完全に満たします。

 

3. より薄く、より正確な鋸歯状のフィン:
最初のポイントで述べたように、フィンの厚みが薄くなり、間隔が狭くなると、ラジエーターの軽量化と効率の向上に貢献します。

 

 

4. 一体化されたベースとフィン、追加の熱抵抗なし、より信頼性の高い構造:
鋸歯状ヒートシンクフィンは基材に直接鋸歯状を形成しており、緩みや脱落の危険がなく本来の放熱効率を100%維持し、機械動作の信頼性を高めます。 対照的に、溶接フィンは接続不良が発生し、熱抵抗が増加する可能性があります。

 

5.鋸歯状ヒートシンクフィンの高い互換性:
スカイビング ヒートシンクは一体成形されており、広範な後処理の可能性を提供します。 埋め込み銅チューブなどのプロセスと組み合わせて、熱放散性能を向上させることができます。 軟半田付けでも硬半田付けでも、製造プロセス中の対応する温度上昇に適応できます。

 

6. 大量生産に適しています:
鋸歯状機械の性能と材料の改良が継続的に改善されたことにより、このプロセスは現在では大規模生産に適しています。

 

7. 材料の互換性:
銅、アルミニウム、各種合金などの一般的な熱伝導性材料にセレーション加工を施すことができます。 また、銅とアルミニウムの複合材料を使用して量産するケースもあります。

 

8. 多様な構造タイプ:
標準的な片面鋸歯状に加えて、鋸歯状加工では、管状構造に両面鋸歯状、四面鋸歯状、円形鋸歯状、不規則な鋸歯状を作成できます。 現在の技術は、大部分のヒートシンクフィンの構造設計要件を満たすことができます。

 

9. 金型投資の削減、開発および生産コストの節約:
鋸歯状プロセスにより、追加の成形ツールが不要になります。 さまざまなサイズや構造の製品の需要に対しては、材料と鋸歯状工具の変更と、新しい鋸歯状プログラムのセットアップのみが必要であり、試作時間とコストが大幅に削減されます。 これにより、生産コストが削減されます。

 

スカイビングプロセスとスカイビングヒートシンクの一般的な用途

1. さまざまなタイプの鋸歯状ヒートシンク フィン:
鋸歯状ヒートシンク フィンは、多くの用途でプロファイル ラジエーター、ピン付きラジエーター、折り曲げフィン ラジエーター、ダイカスト ラジエーター、鍛造ラジエーターの代わりに使用できます。

 

2. 精密放熱アプリケーション: 水冷ヘッドおよびマイクロチャネル熱交換器:
現在、水冷ラジエーターはコンピューターの CPU、サーバー、グラフィックス カードなどの製品に広く使用されています。 水冷ヘッドの水路の設計は、システム動作中の熱吸収効率にとって非常に重要です。 従来は水路を作るために複雑な機械加工や拡散溶接、ろう付けなどの工程が必要で、熱吸収面積を増やし効率を高めていました。

しかし、セレーション加工を適用することで、歯の厚さを極薄にし、歯の間隔を極めて小さく、さまざまな高さの水冷チャネルを実現し、熱交換の要件を満たすことができます。

 

3. 大型放熱用途：
データセンターの熱管理とエネルギー貯蔵システムの熱管理における現在の課題は、主に大型ラジエーターの需要に関係しています。 セレーション加工の導入により、大型ラジエーターの加工要件に完璧に対応します。

 

鋸歯状ヒートシンク フィンの一般的な種類の材料

1. 銅スカイビングヒートシンクフィン:
銅の鋸歯状フィンは優れた熱伝導率を示し、鋸歯状技術と組み合わせることで、単位体積当たりの最大の放熱表面積を実現します。 これにより、全体的な放熱性能が大幅に向上します。 したがって、銅の鋸歯状ヒートシンク フィンは、高度なチップ、CPU 冷却、サーバーなどのハイエンド アプリケーションで使用されます。

 

 

2. アルミニウムスカイビングヒートシンクフィン:
通常、これらのフィンは純アルミニウムで作られており、アルミニウム合金よりも高い熱伝導率を持っています。 アルミラジエーターセレーション加工の採用により、アルミ押し出しヒートシンクフィンに比べて放熱性能が安定します。 アルミニウム鋸歯状ヒートシンクフィンは、太陽光発電産業、電気自動車、インバーター、LED照明、通信製品などに広く応用されています。

 

 

3. 銅とアルミニウムの複合材料スカイビングヒートシンクフィン:
銅とアルミニウムの鋸歯状ヒートシンク フィンの利点を統合したこの材料は、通常、熱伝導性ベースとして銅を使用し、アルミニウム基板に鋸歯状の溝を付けています。 この素材の製造工程には、連続鋳造と半溶融状態のプレス技術が用いられます。

 

 

4. カスタマイズ可能な鋸歯状のタイプ:
要件に応じて、鋸歯状ヒートシンク フィンは片面、両面、または部分的に鋸歯状にすることができ、さまざまな熱放散のニーズを満たすことができます。

 

スカイビング ヒートシンクの設計および実装における考慮事項

1. 歯の厚さと間隔の設計
歯の厚さと歯の間隔を設計する際には、密度や歯の高さだけを追求するのではなく、熱交換面積、空気流速、熱交換効率などの総合的な要素を考慮することが重要です。 お客様の製品の歯の間隔が狭いだけでなく、歯の高さが非常に高いケースに遭遇したことがあります。 強力なファンを使用しても、内部の空気の流れは大幅に妨げられました。 これでは放熱効率が向上しないだけでなく、熱が蓄積して放熱が困難になります。 さらに、歯が薄いとフィンの断面積が減少し、熱伝達効率に影響を与える可能性があります。

 

2. スカイビングヒートシンクの神話化を避ける
鋸歯状ヒートシンクの設計を神話化しないことが重要です。 アプリケーションのシナリオを検討し、さまざまな冷却方法の組み合わせを検討してください。 冷却ソリューションを考案するときは、柔軟なアプローチを持ち、シンプルでコスト効率が高く、信頼性の高い冷却方法を採用することが不可欠です。 冷却方法は 1 種類に限定すべきではありません。 代わりに、複数の方法を組み合わせて使用​​することで、製造の難しさと最終製品の全体コストを削減しながら効果的な熱放散を確保できます。 例には、ヒート パイプとヒート スプレッダー、熱電クーラー (TEC) の使用、液体冷却と空冷の組み合わせが含まれます。