انواع هیت سینک و کابرد آن در صنایع

هیت سینک ‌ها (Heat Sink) قطعاتی برای جذب و پخش گرما هستند که در دو دسته کلی فعال و غیر فعال قرار می گیرند و از لحاظ متریال سازنده نیز عموما به دو نوع آلومینیومی و مسی تقسیم بندی می گردند. اما عمدتا انواع هیت سینک براساس روش ساخت آنهاست که در این مطلب به 6 مدل عمده و مزایا و معایب هر یک اشاره می کنیم.

کاربرد هیت سینک ها در صنایع مختلف

برای طراحی کامپیوترها، چراغ های روشنایی LED یا هر وسیله الکترونیکی دیگری حتما نیاز به قطعاتی به نام هیت سینک (Heat Sink) دارید. هیت سینک‌ ها در این وسایل گرما را جذب و پخش کرده و کمک به خنک سازی آنها می کنند.

معمولا هیت سینک ها را براساس پروسه تولیدی که برای ساخت آنها استفاده می شوند گروه بندی می کنند مثل اکستروژن، ماشین کاری و غیره. قبل از اینکه به بررسی 6 نوع مختلف هیت سینک براساس نوع روش ساخت بپردازیم بد نیست بدانید که این قطعات در دو دسته کلی قرار می گیرند.

همچنین بخوانید: ساخت قالب آلومینیوم استاندارد

2 دسته اصلی هیت سینک ها

تمامی هیت سینک ها در دو دسته کلی قرار می گیرند: فعال و غیر فعال. چه تفاوتی بین این دو وجود دارد؟

• هیت سینک فعال: این نوع قطعات معمولا یک فن یا دمنده هوا دارند. رایج ترین نوع آن یاتاقان ساچمه ای یا بلبرینگی است که عملکرد بسیار خوبی دارند اما قطعات متحرک داشته و قیمت بیشتری هم دارد.
• هیت سینک غیر فعال: قطعات مکانیکی ندارند و فقط از فرایند همرفتی برای پخش کردن انرژی گرمایی استفاده می کنند. چون قطعات متحرک ندارند، قابل اطمینان تر هم هستند اما در هر صورت باید جریان هوای مداوم اطراف تیغه یا پره های خود داشته باشند.

ضمنا بد نیست بدانید که هیت سینک ها را می توان از متریال های مختلفی ساخت که در اینجا به دو نوع اصلی آن اشاره می کنیم.

متریال های سازنده هیت سینک: آلومینیومی و مسی

عموما هیت سینک ها را از آلومینیوم یا مس می سازند و هر کدام مزایای خاص خود را دارند. در این قسمت به بیان تفاوت های اصلی بین آنها می پردازیم.

• هیت سینک های آلومینیومی: آلومینیوم پر استفاده ترین متریال ساخت برای هیت سینک هاست مخصوصا که از هیت سینک آلومینیومی اکسترود شده می توان در اکثر پروژه ها استفاده کرد. این فلز وزن سبکی داشته و رسانایی گرمایی نسبتا خوبی هم دارد.
• هیت سینک های مسی: مس نسبت به آلومینیوم رسانایی گرمایی بهتری دارد. با این حال عیب این متریال وزن بالاتر و هزینه بیشتر آن است. معمولا از مس مواقعی استفاده می شود که رسانایی گرمایی عالی اهمیت زیادی داشته و فاکتور وزن چندان اهمیتی نداشته باشد.

معمولا وقتی صحبت از انواع هیت سینک می شوید، عموما آنها را براساس روش ساخت دسته بندی می کنند.

6 نوع مختلف هیت سینک براساس روش ساخت

هر نوع روش ساخت هیت سینک ها مزایا و معایب خاص خود را دارد و به طور کلی 6 نوع شیوه ساخت وجود دارند که به بررسی هر یک از آنها می پردازیم.

• هیت سینک های اکسترود شده (Extruded):

اکثر هیت سینک ها از آلومینیوم اکسترود شده ساخته می شوند که این روش ساخت برای اکثر کاربردهایی که از این قطعات سراغ داریم مفید است. هیت سینک های اکسترود شده قیمت کمی دارند و براساس نوع کاربرد می توان نحوه تولید را شخصی سازی کرد. رنج عملکردی این نوع هیت سینک ها از کیفیت پایین تا بالاست و عیب اصلی آنها این است که ابعادشان محدود به ماکزیمم عرض قالب اکستروژن است.

• هیت سینک های Bonded:

معمولا در جاهایی که نیاز به سایز بزرگی از هیت سینک باشد از این مدل استفاده می کنند که یک مزیت آنها این است که می توان متریال سازنده قطعه اصلی و پره ها را متفاوت انتخاب کرد و ضمن اینکه می توان ترکیبی از آلومینیوم و مس را برای پره ها استفاده کرد. با این کار وزن کمی به کل قطعه افزوده می شود و عملکرد حرارتی کلی آن بهبود داده می شود. این نوع هیت سینک ها عموما عملکرد متوسطی داشته و قیمت زیادی هم دارند.

• هیت سینک های Skived:

هیت سینک هایی که از این طریق تولید می شوند معمولا از جنس مس هستند و از فلز سخت و محکم ساخته می شوند. طراحی این نوع از هیت سینک ها بسیار انعطاف پذیر بوده و می توانید به کمک آنها به تراکم بالایی از پره ها در یک قطعه دست پیدا کنید. با این کار مساحت سطح بیشتر شده و امکان پخش شدن بیشتر گرما فراهم می شود. این مدل ها دارای رنج عملکردی متوسط تا بالا هستند و عیب آنها این است که عموما وزن بالایی داشته و حساسیت جهت دار نسبت به گرما دارند.

• هیت سینک های Stamped:

در این فرایند ابتدا پره های فلزی قالب زده شده و سپس به پایه لحیم می شوند. معمولا از این مدل برای مواردی که توان مصرفی کمی نیاز دارند استفاده می شود. مزیت این مدل ها این است که قیمت بسیار پایینی دارند که به خاطر فرایند تولید اتوماسیونی و راحت آن است ولی بزرگترین عیب این قطعات، کیفیت پایین عملکرد آنهاست.

• هیت سینک های Forged:

این مدل ها با فشرده کردن آلومینیوم یا مس تولید می شوند که کاربردهای زیادی هم دارند و روش تولید قالب زنی و فشرده سازی آنها با سرما یا گرماست. میزان کیفیت عملکرد آنها متوسط بوده و در حجم بالا می توان با قیمت پایین تولید کرد با این حال امکان طراحی های مختلف برای آن محدود است.

• هیت سینک های ماشین کاری شده با CNC:

رسانایی گرمایی بالایی دارند و می توان با این روش ساخت شکل های هندسی خیلی پیچیده هم از آنها ساخت و این یعنی هنگام طراحی، دست مهندسین را کاملا باز گذاشته است. عیب این قطعات قیمت زیاد و زمان تولید بالای آنهاست که در حجم زیاد مقرون به صرفه نیستند و زمان زیادی تلف می شود.

انتخاب بهترین هیت سینک برحسب نوع نیاز

کار هیت سینک ها این است که گرمای تولید شده توسط دستگاه های الکترونیکی را جذب کرده و پخش کنند. برحسب نیاز شما نسبت به نوع طراحی و مقادیر و حجم مورد نیاز، باید بهترین نوع را انتخاب کنید.

توجه داشته باشید که گاهی اوقات برای افزایش قابلیت پخش گرما باید از هیت سینک های فعال استفاده کرد اما از هیت سینک های غیر فعال نیز به خاطر نداشتن قطعات مکانیکی می توان استفاده کرد.

از لحاظ متریال سازنده، آلومینیوم وزن کمتر و قیمت پایینتری دارد اما مس رسانایی گرمایی بسیار بیشتری دارد. روش های تولید این قطعات هم همانطور که دیدید بسیار متنوع است که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.