设计定制的液体冷盘

为您的应用专门制作液冷板的注意事项

液冷冷板为大功率电子设备提供优越的冷却，可以作为标准产品购买，也可以定制设计。当有特殊形状或界面要求或极端性能要求时，就需要定制冷板。当特定的性能不能在整个冷板上统一应用，或者柔性冷板的压降和/或成本过高时，就会出现极端的性能要求。热地图，或热负荷分布，可能有一个或几个高热负荷地区。如果有压降要求，冷板表面温度均匀性要求，特殊形状或接口要求，或成本限制，消除了标准冷板设计，那么定制冷板是解决方案。了解冷板技术、热规格和设计过程中涉及的步骤，将有助于优化定制冷板设计，从而提供可能的最佳价值。

冷板技术

性能要求一般决定冷板工艺的选择和设计，冷板工艺会带动冷板成本。一般来说，冷板的成本会随着性能的提高而增加。冷板技术包括Press-Lock™管，Hi-Contact™，带或不带膨胀管的枪钻，沟槽，以及用内翅片进行钎焊。

这些技术按照通常增加冷板效率和成本的顺序列出：

• Press-Lock™管状冷板- 压锁™管冷板具有铜或不锈钢管压入通道的铝挤出（见图2）。定制管道冷板可以实际上设计任何形状或尺寸，并且流体路径可以定制设计以获得最佳的热性能。可以结合定制涂层，加工，钻孔和攻丝。
  
  
  
  
• Hi-Contact™液态冷盘Hi-Contact™lcp利用板内的专利压管几何形状，提供有效的传热。该技术优化了管与冷却表面的接触面积，以提供最佳的传热到液体。Hi-Contact™结构最大限度地减少热环氧粘结线厚度，使更多的热量从铝板进入管。管有铜，铝和不锈钢，可以根据不同的应用程序定制不同的流体路径和直径。
  
  
  
  
• Gun-Drilled冷却板-枪钻冷板是通过在铝板上钻孔，并在适用的情况下插入和膨胀铜管或不锈钢管制成的。这就产生了可以钻孔或攻丝的双面冷板。炮孔冷板的另一个好处是，它们比管状冷板有更紧的公差，特别是对于平面要求(图3)。
  
  
  
  
• 引导冷却板-有槽冷板是具有多槽、机加工槽或其他成形槽的挤压件。挤压只能提供直线通道，但机械加工和其他新的金属切削方法可以提供更有效的形状。槽形冷板可以任意长度制造，并组装在阶梯结构中，或集成到底板中进行大面积冷却(图4)。它们还可以进行转换涂层或阳极氧化，以增加保护。不同范围所需的阻抗、压降和流量的几种模式已经开发出来(图5)。
  
  
  
  
  
  
• 内翅片钎焊冷板-内翅片钎焊冷板由两块金属连接内翅片组成。它们可以真空钎焊各种翅片密度和形状(平片、百叶、枪片胶合等)。这种内部翅片，如CP30冷板内的翅片，增加了有价值的传热表面，并增加了流动中的紊流。钎焊冷板的设计通常具有最大的灵活性。(参见图6)。
  
  
  
  

选择冷板供应商/制造商，提供一系列的冷板技术，就可以获得一个具有成本效益的热解决方案。

液体冷板设计中的关键热考虑

冷板热规格

除了四种类型的冷板技术外，还有四种热量要求的场景，下面列出：

• 均匀热流，固定流量，1最大压降，1最大表面温度—对于热场景一，有均匀的输入热流，固定的流量，一个指定的最大压降限制在一个固定的流量，和一个指定的最大表面温度，而表面温度不需要是均匀的。


• 与1相同，但热流不均匀—热场景二与场景一规格相同，但热负荷不同。热负荷集中在部件下方或特定区域的几个位置。


• 与1相同，但表面温度最大值有所变化-热方案三也有与方案一相同的规格，但热方案三规定的最大表面温度在整个冷板上变化，通常在个别组件。


• 与1、2或3相同，但表面温度均匀性要求—对于热场景四，热规格可能与热场景一、二或三相同，但附加的要求是整个冷板或特定部件的表面最高温度必须是均匀的。例如，如果在冷板上安装有两种类型的组件，每一种组件类型可能要求共同组件的温度均匀性，但两种类型可能具有不同的最高表面温度。

冷板方案2和3是在定制冷板设计中最常见的。场景1到场景4是按照不断增加的复杂性和成本顺序列出的。

在设计任何规格的定制冷板时，大多数热专家采取的逻辑步骤是定义热图、生成液体回路概念、计算温升和压降，并在必要时更改液体回路。

定义热图

对于几种可能的热场景，定制冷板设计的第一步是详细定义热图。为了绘制热图，工程师需要了解待冷却部件的尺寸、位置和热负荷。冷板表面最大允许温度(s);冷却剂的组成、其流量和进口温度;也需要可用的压降。此外，如果有必要，还必须计算每个部件的热流密度，其中包括热扩散。

液冷板设计中的关键流体考虑

产生液体电路的概念

下一步是对液体电路概念进行第一次迭代。液体回路必须提供所需的性能，以冷却具有最高热流的组件以及在液体回路上的每个组件。此外，它必须在规定的流量和可接受的压降下进行。有时，诸如液体系列通道宽度不均匀、单个部件下不同的鳍片密度、不同的鳍片高度和类型等技术可以用来满足性能和压降的竞争要求。翅片的几何形状和高度决定了“翅片效率”，也就是它将热量传递给液体的程度。

有时，高热流密度部件(例如一个大的圆形足迹)的形状需要改变从通道宽度上的自然均匀流动分布到力的非均匀性，这可以通过在通道宽度上使用不同长度的鳍或不同的鳍密度来实现。在下一个组成部分之前，一些液体平衡池(即混合池)应该设计在。流体分布的另一个挑战是在流体路径中需要岛屿以适应组件安装。上述任何复杂情况都可能增加冷板的成本，因为需要额外的翅片数量、腔体的多个深度、多个翅片成型设备设置以及需要的电火花切割。

温度压降计算(详细设计阶段)

在简述液体回路概念后，应通过计算各部件下的最大表面温度和计算总压降来验证热图。所有的临界热区域都必须建模。如果其中任何一个要求不满足，液体回路必须重新工作，并重新进行计算。

重新路由液体电路

如果冷板需要一个不同的最高表面温度(如热场景3)和正常液体电路不符合规范,液体电路应改航提供最酷的液体先关键设备或旁通直接液体这些组件的一部分。

温度均匀性

如果冷板要求规定了最大表面温度和温度均匀性，如热场景四，设计过程就更加复杂。要使相同组件的最高表面温度均匀，最简单的解决方法是将组件放置在类似平行液道的类似点上。结果应该是一个电路，以足够的流速将具有相同温度的液体输送到这些部件。另一种用于在整个冷板上提供更均匀表面温度的技术是使用逆流布置(图2)。在许多平行通道中，在一个表面或板的两侧，每个第二个通道有相反方向的流动。对于单侧加载或极薄的冷板，这种方法可以显著降低表面温度梯度。将两层分离的液体组织起来也可以达到类似的效果。

降低复杂性和成本

某些热或机械方面的要求可能迫使液体电路通过不合逻辑的通道，从而导致更大的复杂性和更高的成本冷板。例如，应用程序通常预先确定了液体电路必须围绕的安装孔位置和/或固定的组件和流体进口和出口位置，这极大地限制了液体电路的选择。一般来说，设计越灵活，冷板的设计就越容易，你就会实现更多的节省。通过与印刷电路板设计师或电气工程师密切合作，热工可以提供元件间距和定位的输入，以确保它们的设计符合电气和热的要求。这可以大大简化冷板设计，降低成本。有关冷板成本的更多信息，请参阅我们的申请说明“冷板制造成本动因”。

重要的是要了解各种设计技术，使定制冷板解决方案，以满足最具挑战性的热和机械要求。对于一个定制的冷板设计，有数千种排列方式，熟练的工程技术是关键。入口和出口位置的灵活性、适当的流体回路路由以及鳍片或通道的使用，有助于创建为应用提供最佳价值的热解决方案。随着热负荷越来越集中，分配的冷却空间越来越小，将越来越多地使用定制冷板来满足应用程序独特的液冷需求。博伊德公司热事业部拥有数十年的设计和制造印刷电路板和其bob电竞在线他电子产品的定制冷板的经验，并确保满足或超过其高热性能要求和成本限制。