Perkenalan
Unit pendingin-biasanya terbuat dari aluminium atau tembaga-menarik panas dari perangkat elektronik dan mendorongnya ke udara di sekitarnya. Anda dapat menemukannya di mana saja: di dalam komputer, penerangan, perangkat listrik, apa saja. Untuk membantunya bertahan lebih lama dan bekerja lebih baik, perusahaan sering kali merawat permukaannya. Hal-hal seperti anodisasi, pelapisan logam, atau pelapis khusus tidak hanya melindungi sirip dari karat; itu juga membantu mereka melepaskan panas dengan lebih efisien. Setiap perawatan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Beberapa diantaranya meningkatkan kinerja termal, beberapa melawan korosi, dan beberapa hanya menekan biaya. Mari kita lihat lebih dekat anodisasi, pelapisan, dan pelapisan pada unit pendingin dan lihat bagaimana masing-masingnya dibandingkan dalam hal efisiensi, perlindungan, dan harga.
Pendingin Anodisasi: Emisivitas dan Daya Tahan
Anodisasi adalah-proses yang harus dilakukan untuk membuat heat sink aluminium lebih kuat dan-tahan lama. Begini cara kerjanya: Anda mengalirkan arus listrik melalui logam, yang mengentalkan lapisan oksida alaminya menjadi cangkang yang keras dan berpori. Cangkang ini melakukan banyak hal. Bahan ini menjaga unit pendingin aman dari korosi dan keausan-sehingga lebih tahan terhadap hal-hal seperti kelembapan atau udara asin dibandingkan aluminium biasa. Anda juga mendapatkan isolasi listrik yang baik, sehingga risiko korsleting listrik lebih kecil jika komponen Anda dikemas dalam wadah yang rapat.
Namun keajaiban sebenarnya, setidaknya untuk pendinginan, terjadi pada emisivitas permukaan. Aluminium polos hampir tidak memancarkan panas. Emisivitasnya berkisar antara 0,04 hingga 0,06, yang berarti sebagian besar hanya memantulkan panas kembali dan tidak membiarkannya keluar. Namun, setelah Anda melakukan anodisasi, angka tersebut melonjak menjadi 0,8 atau bahkan 0,9. Itu merupakan lompatan besar-tiba-tiba, unit pendingin anodisasi hitam dapat memancarkan panas 15 hingga 20 kali lebih efisien dibandingkan yang biasa. Ini sangat penting jika Anda menghadapi pendinginan pasif atau situasi di mana aliran udara terbatas. Para ahli mengatakan heatsink anodisasi hitam dapat meningkatkan pendinginan radiasi sebesar 8 hingga 10 kali lipat dibandingkan dengan aluminium biasa, dan itu berarti komponen yang lebih dingin, terutama di ruangan yang kecil atau sempit.
Sekarang, lapisan anodisasi itu sendiri tipis-biasanya hanya 5 hingga 25 mikron untuk bahan standar-sehingga tidak terlalu memperlambat aliran panas melalui logam. Anda mendapatkan sedikit ketahanan termal tambahan, mungkin 5–10% lebih tinggi, namun peningkatan emisivitas lebih dari cukup untuk mengimbanginya. Jika Anda berlebihan dan menggunakan "anodisasi keras" yang super-tebal (25–100 mikron), ya, Anda akan mulai melihat wastafel menjadi lebih panas karena lapisan tersebut menghalangi panas lebih banyak. Namun dalam kondisi normal,-pengorbanannya kecil dan biasanya sepadan.
Masih banyak lagi yang disukai tentang anodisasi. Prosesnya telah teruji-dan-benar, berfungsi dalam skala besar, dan biasanya lebih murah dibandingkan pelapis khusus yang mewah. Selain itu, permukaannya yang berpori menyerap pewarna dengan baik, sehingga Anda bisa mendapatkan heat sink dalam berbagai warna tanpa mengganggu daya pendinginannya. Penelitian menunjukkan bahwa warna sebenarnya tidak berpengaruh terhadap radiasi termal-hasil akhir anodisasi bening akan mendinginkan sama seperti warna hitam.
Intinya: heat sink anodized adalah favorit karena suatu alasan. Mereka tahan terhadap korosi, memancarkan panas seperti juara, dan terlihat bagus melakukannya. Satu-satunya kelemahan nyata adalah sedikit penurunan konduksi termal jika lapisan oksida menjadi terlalu tebal, namun dengan anodisasi standar, hal tersebut bukan masalah besar. Anda mendapatkan keseimbangan cerdas antara perlindungan dan kinerja.
Plating Heat Sink: Konduktivitas dan Perlindungan
Melapisi unit pendingin berarti menambahkan lapisan logam tipis-nikel, timah, perak, atau terkadang emas-langsung ke permukaan. Orang biasanya melakukan ini dengan bak cuci tembaga atau baja, dan terkadang dengan aluminium, meskipun memerlukan lapisan bawah khusus. Alasan utama pelapisan? Perlindungan korosi. Misalnya, meletakkan nikel atau timah di atas tembaga akan menghentikan oksidasi dan korosi, sehingga membantu unit pendingin tetap bekerja dengan baik di lingkungan yang lembap atau keras. Pada dasarnya, lapisan logam berfungsi seperti pelindung, mencegah masuknya udara dan kelembapan serta membuat bagian tersebut bertahan lebih lama.
Lapisan berlapis, tidak seperti lapisan anodisasi, masih menghantarkan panas dan listrik. Pelapisan nikel tanpa listrik menonjol karena tahan terhadap korosi dan tetap menghantarkan panas. Lapisan nikel memiliki konduktivitas termal sekitar 90 W/m·K-lebih rendah dari tembaga (sekitar 400 W/m·K) atau aluminium (sekitar 200 W/m·K)-namun tetap dapat berfungsi. Seorang pakar industri bahkan mengatakan, "nikel tanpa listrik adalah pelapis terbaik jika Anda menginginkan perpindahan panas maksimum," dan pelapisan nikel tersebut tetap bersifat konduktif, baik secara termal maupun elektrik. Pelapisan perak bahkan lebih tinggi lagi (sekitar 429 W/m·K) dan muncul pada peralatan berperforma sangat tinggi, meskipun akan memudar seiring berjalannya waktu. Pelapisan emas (318 W/m·K) biasanya digunakan pada aplikasi luar angkasa atau RF yang mengutamakan stabilitas.
Kebanyakan pelapisan hanya setebal beberapa mikron, sehingga hampir tidak menambah ketahanan termal. Untuk nikel, hambatan tambahannya sekitar 0,2 K·cm²/W-sangat kecil sehingga tidak menjadi masalah untuk sebagian besar desain. Tidak seperti cat, pelapisan logam hampir tidak menghasilkan insulasi, karena logam itu sendiri dapat menghantarkan panas dengan baik. Meski begitu, pelapisan tidaklah murah. Harganya tergantung pada logamnya: timah dan nikel lumayan bagus, tapi perak dan emas bisa menjadi mahal dengan cepat. Selain itu, melapisi aluminium tidaklah mudah-Anda memerlukan langkah pembersihan tambahan atau lapisan dasar khusus, sehingga menambah kerumitan.
Intinya: pelapisan heat sink memberi Anda ketahanan korosi yang kuat tanpa mengacaukan konduksi panas. Hal ini umum terjadi pada bak cuci tembaga (karena tembaga mudah terkorosi) dan di mana pun Anda menginginkan hasil akhir yang berkilau dan bersih, seperti konektor. Pengorbanannya-? Biaya yang lebih tinggi dan, terkadang, masalah korosi galvanik-seperti jika nikel tipis pada aluminium tergores. Namun untuk pekerjaan-dengan keandalan tinggi, hal ini biasanya sepadan. Pelat nikel atau timah yang bagus membuat unit pendingin tetap berfungsi untuk jangka panjang.
Heat Sink dengan berbagai jenis permukaan akhir
Pelapis untuk Unit Pendingin: Hasil Akhir Estetika dan Insulatif
Pelapis unit pendingin biasanya berarti cat, lapisan bubuk, atau film polimer yang ditempel setelah unit pendingin dibuat. Lapisan ini jauh lebih tebal daripada anodisasi-kira-kira 30 hingga 100 mikron-dan sejujurnya, lapisan ini ada untuk melindungi bagian tersebut atau membuatnya terlihat bagus, bukan untuk membantunya menjadi lebih dingin. Faktanya, lapisan tersebut berubah menjadi penghalang termal yang nyata. Salah satu perancang unit pendingin menyatakan dengan blak-blakan: "Jangan mengecat unit pendingin." Cat meninggalkan lapisan tipis isolasi yang memperlambat perpindahan panas. Bahkan mantel hitam matte, yang menurut sebagian orang mungkin membantu, sebenarnya sedikit menurunkan kinerja. Konduktivitas termal dan ketebalannya yang rendah hanya menghalanginya.
Sekarang, ada perubahan. Pelapisan memang meningkatkan emisivitas permukaan. Lapisan akhir hitam yang bagus dapat memiliki emisivitas antara 0,4 dan 0,8, jauh lebih baik daripada logam mengkilap. Jadi ya, heat sink yang dicat memancarkan panas dengan lebih efisien. Namun ada satu hal yang menarik: dorongan tersebut jarang menutupi fakta bahwa lapisan tersebut menghalangi aliran panas dari logam itu sendiri. Data dari ProtoLabs menunjukkan bahwa pelapisan bubuk dapat menurunkan kinerja termal sebesar 20 hingga 50 persen pada unit pendingin berdaya tinggi. Jadi, wastafel yang dicat akan menjadi lebih panas, terutama ketika keadaan menjadi semakin panas. Beberapa produsen menawarkan cat "disipatif termal", tetapi seperti yang ditunjukkan oleh seorang insinyur, logam polos sebenarnya dapat mengalahkan komponen yang dilapisi ketika perbedaan suhu tidak terlalu besar.
Ada jenis pelapis lain-pelapis konversi seperti kromat atau fosfat. Ini adalah cerita yang berbeda. Mereka sangat tipis, hanya sepersekian mikron, dan terikat langsung pada logam. Mereka hampir tidak menyentuh perpindahan panas tetapi membantu cat menempel dan menambahkan sedikit perlindungan korosi.
Intinya: orang menggunakan lapisan polimer pada unit pendingin untuk penampilan atau insulasi listrik, bukan untuk pendinginan yang lebih baik. Mereka membuat bagian tersebut terlihat tajam dan membantu menghindari goresan atau korsleting listrik, namun selalu ada sedikit pengaruh pada kinerja termal. Pada-perlengkapan LED berdaya rendah atau gadget konsumen yang mengutamakan penampilan, lapisan bubuk hitam atau putih biasanya cukup digunakan. Namun jika menyangkut hal-performa tinggi, para insinyur menghindari cat tebal pada unit pendingin kritis.
Perbandingan Kinerja dan Efisiensi
Jadi, bagaimana sebenarnya perawatan ini bisa dilakukan untuk menghilangkan panas? Ini benar-benar tergantung pada cara Anda mendinginkan sesuatu. Jika Anda mengandalkan pendinginan pasif-tanpa kipas angin, cukup aliran udara alami yang bagus-meningkatkan emisivitas akan menghasilkan perbedaan besar. Di situlah anodisasi hitam atau pelapis khusus bersinar, secara harfiah dan kiasan. Mereka membiarkan heat sink mengeluarkan lebih banyak panas melalui radiasi. Ambil contoh heat sink pasif kecil: jika Anda melakukan anodisasi hitam, Anda dapat menurunkan suhunya sebesar 10–20%, hanya dengan membiarkannya memancar lebih baik.
Namun begitu Anda menyalakan kipas angin dan beralih ke-pendinginan udara paksa, konveksi akan mengambil alih. Tiba-tiba, lapisan-emisivitas tinggi yang mewah itu hanya membantu sedikit-peningkatan hanya beberapa persen, tidak ada yang dramatis.
Sekarang, bagaimana dengan logam berlapis? Bak cuci piring-nikel, misalnya, masih menghantarkan panas hampir sama baiknya dengan aluminium biasa. Seorang insinyur bahkan menyatakannya secara blak-blakan: pelapis anodisasi tidak memindahkan panas seefisien pelapisan logam. Meskipun demikian, lapisan anodisasi tipis-tebalnya hanya beberapa mikron-tidak terlalu menghalangi konduksi. Gambaran yang lebih besar: heatsink yang dianodisasi atau dicat bertujuan untuk memancarkan panas, sedangkan heatsink berlapis berfokus pada menghantarkan panas dan menahan korosi.
Ringkasnya: wastafel anodisasi hitam unggul dalam memancarkan panas-terkadang hingga 8–10 kali lebih baik daripada logam biasa. Sebaliknya, pelapisan menjaga permukaan tetap konduktif seperti logam mentah. Kebanyakan desainer melihat anodisasi sebagai pilihan terbaik untuk pendinginan pasif. Namun jika Anda khawatir akan karat atau-keausan jangka panjang, pelapisan adalah solusinya. Dalam sistem dengan kipas atau pendingin campuran, perbedaannya semakin kecil. Faktanya, dengan bak cuci-yang didinginkan dengan kipas, cat hitam tebal mungkin akan menurunkan suhu hanya beberapa derajat dibandingkan dengan aluminium biasa. Pelapisan nikel? Anda hampir tidak akan melihat perubahan suhu sama sekali.
Ketahanan dan Daya Tahan Korosi
Melindungi permukaan unit pendingin dari korosi sangatlah penting. Misalnya saja anodisasi-yang membentuk lapisan keras seperti keramik-tepat pada aluminium. Lapisan tersebut mencegah masuknya udara dan bahan kimia, sehingga bak cuci anodisasi lebih tahan terhadap kondisi lembap atau asin dibandingkan bahan logam biasa. Pelapisan juga berfungsi. Lapisan tipis nikel atau timah pada tembaga dapat menghentikan proses oksidasi dan membantu unit pendingin tetap berfungsi selama bertahun-tahun. Bayangkan wastafel tembaga-berlapis nikel berada di tempat lembab; itu akan tetap terlihat dan berfungsi seperti baru lama setelah yang tidak dilapisi mulai menurun.
Pelapis cat dan bubuk dapat membantu menutupi logam, namun kualitasnya hanya akan sebaik permukaannya saja. Jika tergores atau terkelupas, korosi akan masuk. Lapisan kimia tipis seperti kromat atau fosfat menambah lapisan pertahanan lain, sering kali dilakukan sebelum pengecatan bubuk untuk mendukung perlindungan. Mengenai seberapa baik hasil akhir ini bekerja-aluminium anodisasi hampir selalu mendapat nilai tertinggi dalam hal ketahanan terhadap korosi, dan pelapisan nikel juga mendapat nilai tinggi. Aluminium murni mulai membentuk oksida dengan cepat, dan tembaga ternoda dalam waktu singkat.
Itu sebabnya Anda akan menemukan anodisasi atau pelapisan pada sebagian besar unit pendingin yang digunakan di luar atau di lingkungan industri yang sulit. Kedua metode ini berhasil menghalangi oksigen dan kelembapan, sehingga heat sink bertahan lebih lama. Pilihan terbaik bergantung pada logam yang Anda gunakan dan di mana wastafel akan digunakan.
Pertimbangan Biaya
Biaya selalu penting. Seringkali, anodisasi adalah cara yang lebih murah untuk menggunakan heat sink aluminium, terutama jika Anda membuat dalam jumlah besar. Ini adalah proses yang solid dan andal untuk segala hal yang diekstrusi atau dikerjakan dari aluminium. Sebaliknya, pelapisan bisa dilakukan di seluruh peta-bijaksana. Timah dan nikel standar tidak terlalu buruk, tetapi begitu Anda mulai berbicara tentang pelapisan perak atau emas, tagihannya melonjak dengan cepat. Dan ketika Anda menggunakan pelapis khusus-cat keramik, polimer tebal-Anda tidak hanya membayar untuk bahannya. Anda juga membayar untuk pekerjaan ekstra seperti pengobatan dan penyamaran, yang menghabiskan waktu dan uang.
Biaya bervariasi tergantung pada seberapa tebal lapisannya dan seberapa banyak persiapan yang dibutuhkan komponen tersebut. Anodisasi keras, yang memberi Anda ketahanan aus lebih baik, harganya lebih mahal dibandingkan anodisasi biasa. Lapisan bubuk tampaknya murah per bagiannya, tetapi Anda akan menghabiskan lebih banyak waktu untuk menyelesaikan bagiannya. Sungguh, anodisasi merupakan hal yang tepat: harganya terjangkau dan menyelesaikan pekerjaan. Pelapisan atau pelapis mewah hanya masuk akal jika Anda memerlukan sesuatu yang istimewa-seperti tampilan tertentu, atau properti yang tidak dapat diberikan oleh anodisasi. Katakanlah Anda memerlukan sebuah poros untuk menghantarkan listrik-maka Anda harus melapisinya, dan harga tidak lagi menjadi perhatian.
Intinya: sebagian besar desainer memilih anodisasi untuk heat sink aluminium karena berfungsi dengan baik dan tidak menguras kantong. Jika Anda memerlukan tambahan khusus, seperti pelapis logam atau warna tertentu, mungkin ada baiknya Anda membayar lebih untuk pelapisan atau pelapis khusus. Pastikan saja performa atau gaya ekstra tersebut benar-benar sepadan dengan biayanya. Unit pendingin anodisasi sederhana sering kali memberi Anda nilai lebih dibandingkan unit pendingin berlapis mahal yang kinerja termalnya hampir tidak berbeda.
KekuatanWinxadalah penyedia terkemuka unit pendingin{0}}berperforma tinggi dan komponen manajemen termal. Kami menawarkan beragam unit pendingin dengan perawatan permukaan tingkat lanjut, mulai dari unit pendingin-aluminium anodisasi hitam yang meningkatkan pendinginan radiasi hingga desain tembaga berlapis-nikel-yang tahan korosi. Dengan menyediakan wastafel dengan opsi anodisasi, pelapisan, dan pelapisan terbaru, PowerWinx membantu desainer elektronik menjaga perangkat mereka tetap dingin dan andal.
