Výběr chladičů a jejich mechanické vlastnosti

(Dokončení článku z č. 4/2012)

Povrchy chladičů a jejich funkčnost

Při správné volbě chladiče může kromě funkčnosti mechanických podmínek být také povrchová úprava důležitým kritériem. Vnější dekorativní vzhled a současně dobré tepelné vlastnosti se navzájem nevylučují.

Odvod tepla z povrchu chladiče obvykle závisí na velikosti povrchu pro přirozenou konvekci. Ta je vždy spojena s dopravou částic, které jsou nositeli tepelné energie. Každé oteplení povrchu způsobuje pohyb molekul vzduchu, které ho obklopují, tyto se zvednou a od vytápěného povrchu odvádí teplo. Nuceným prouděním vzduchu pomocí jeho umělého rozhýbání (použití ventilátorů) lze proces chlazení v závislosti na obrysech tělesa rozšířit až desetkrát.

Fyzikální vztahy odvodu tepla, tepelného záření a emisního faktoru určuje vzorec:

Q = ε σ A T4

Q = intenzita záření, ε = emisní stupeň 0,55 (pro černě eloxovaný hliník), σ = Boltzmannova konstanta, A = povrch vyzařujícího tělesa, T = teplota vyzařujícího tělesa (v kelvinech).

Požadavky na ochranu povrchů proti korozi a nebo na dekorativní vzhled mají významný vliv na účinnost odvodu tepla z chladiče. Pro chladiče jsou eloxované povrchy, bez ohledu na jejich zbarvení, velmi smysluplné. Kromě známého ochranného účinku eloxovaných povrchů proti korozi tyto vrstvy oxidů (12–15 μm) mají členitý povrch (v rozsahu nanometrů), což je příznivé pro přirozenou konvekci a přináší o 8 až 10 % lepší odvod tepla. Jak již bylo uvedeno ve výše uvedeném vzorci, mají eloxované povrchy emisní stupeň cca 0,55, zatímco u lakovaných povrchů, např. pro dekorativní účely, činí emisní faktor >0,9. Je však třeba poznamenat, že tyto anodické povlaky mají hodnotu tepelné vodivosti přibližně 10krát nižší než u neupraveného hliníku. Chcete-li redukovat tepelně přechodový odpor, je pro speciální aplikace v tepelné technice nutné eloxovaný povrch v místě instalace elektronických součástek odstranit např. odfrézováním.

Při respektování komplexnosti všech mechanických a tepelně technických vlivů při odvodu tepla je při konkrétním použití nutné zohlednit různé okrajové podmínky, které zde mají rozhodující vliv. Různé mezní hodnoty určují zajištění stability funkce polovodičů spojené s jejich životností. Rozsahem optimální konzultace zajišťují odpovídající řešení a výrobní proveditelnost.