由于铝型材散热器的水质要求与钢不同,应避免铝散热器与其他材料的混合和安装
不同工艺的型材散热器是为了满足不同的工业生产需求,因此各有优缺点。以下主要阐述了四种常见型材散热器的代表性工艺特点。
1.挤压铝型材:翅片和基板是一体的。不会拼凑,散热器内部导热均匀.导热系数高。缺点是受加工工艺的限制,散热器尺寸和翅片之间的距离受到限制.薄厚.高片受限。
2.半挤压铝型材.半插件式:由于挤压铝型材的工艺有限,薄片间距不能太窄。两片之间的插件方法中插入一片铝片,并用压力机夹紧固定。由于大约一半的翅片是插入的,而且铝片与底板不集成,因此传热系数不如一个。热阻略大于纯挤压铝型材。
提升冷板的散热性能主要依靠:
1)改善流场。使流体在流道内有足够长的回路(要考虑符合的压降,以免影响流量),流道内的液体吸热均匀,通常采用的方法有:Pin fin组,扭旋片,wave channel等。
2)增加吸热面积。流体接触冷板吸热端的面积足够,吸热效果才能更好。增加面积的方法有:skiving, CNC铣槽,crimp fin,铝挤压fin片等。
3)冷板吸热面平面度、粗糙度及厚度。由于工业冷板的功耗通常都比较大,以千瓦级计,所以冷板的平面度、粗糙度及厚度都对冷板的热阻有很大的影响。
水冷板的结构设计
1)材料。水冷板材料通常使用铝、铜、不锈钢等,其中以铝使用广泛。铝材料密度小,导热系数高,次于铜,而且三者当中为便宜,因此产品。
2)密封。水冷板的密封方式主要有O-Ring密封,焊接。O-Ring密封的方式适合在小压力的情况下,需要考虑O-ring的耐高温和耐老化问题;焊接可以使整个冷板形成一体性,具备很高的可靠性和耐久性。北京百明盛达科技发展有限公司目前主要提供焊接水冷板,焊接方法包括真空钎焊、搅拌摩擦焊接等。
水冷板的焊接方式有:氮气保护钎焊,真空钎焊,氩弧焊,搅拌摩擦焊等。焊接方式的选用与材质和产品的厚度有关,氮气保护钎焊和真空钎焊通常适用于产品壁薄,质量小的产品如热交换器,雷达天线等,焊接母材通常选用AL3003,AL4004,AL4045,AL4043等;氩弧焊接由于起弧温度高,加上有氩气保护,可以焊接任意形式铝材,但是由于氩焊温度高,焊接的母材需比较厚,焊接时容易产生局部变形,焊缝需要后加工处理,加工面有砂眼,裂纹等缺陷。氩焊通常采用手工操作,具有不稳定性。搅拌摩擦焊接特别适用于铝合金的焊接,具有缺陷率低、绿色环保的技术特点,是厚壁较大型的冷板制作的焊接工艺。以上无论何种焊接方式,焊缝周围都需要注意材料无杂质,否则影响焊接产生缺陷。
冲压流道和凸包这种大平板式的冷板设计迎合了当前快充和大模组、CTP的设计思路,是当前的主要应用趋势。另外,根据是否存在模组、界面材料TIM、箱体和电芯,这4者与冷板的位置来划分,冷板至少有6种的布置方案,其中箱体集成水冷板是目种比较受欢迎的设计思路。
Innerfins的设计思路在功率电子电气方面应用得较多,在电池系统领域还没有看到应用的量产案例,但国内有企业在做这块。
材料这块,除了金属,有些材料企业在尝试塑料冷板的方案,这是个很有惊喜的方向,期待有量产的方案出来。