设计定制液体冷板

专门用于您的应用的液体冷板的考虑因素

液冷式冷板为高电源电子设备提供卓越的冷却，可作为标准产品购买，或者可以定制设计。当存在特殊形状或界面要求或极端性能要求时，需要定制冷板。当规定的性能不能均匀地施加在整个冷板上时，发生极端性能要求或兼容冷板的压降和/或成本将太高。热映射或热载的分布可以具有具有高热负荷的一个或多个区域。如果有压降要求，冷板表面温度均匀性要求，特殊的形状或界面要求，或消除标准冷板设计的成本限制，那么定制冷板是溶液。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，以便提供最佳值。

冷板技术

性能要求一般决定了冷板技术和设计的选择，冷板技术将推动冷板成本。通常，冷板成本随着性能提高而增加。冷板技术包括压锁™管，HI-CONTACT™，有或没有膨胀管，通道，钎焊和内部翅片钎焊。

这些技术按照通常增加冷板效率和成本的顺序列出：

• 按-Clock™管冷板- 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-COTATER™液体冷板- Hi-Contact™LCP利用板内采用专利的压制管几何形状，以提供有效的传热。该技术优化了接触区域管具有冷却表面，以提供最佳的热传递到液体中。Hi-Contact™结构最小化热环氧键合线厚度，使得从铝板进入管中的热量。根据应用，可以为各种流体路径和直径定制管子，可用于铜，铝和不锈钢。
  
  
  
  
• 枪钻冷板- 通过钻孔通过铝板钻孔制造枪钻的冷板，并且在适用，插入和膨胀铜或不锈钢管时，通过钻孔制造。这导致可钻孔或挖掘的双面冷板。枪钻的冷板的一个额外益处是它们可以具有比管道冷板更严格的公差，专门用于平坦度要求（图3）。
  
  
  
  
• 通道的冷板通道的冷板是具有多通道，机加工通道或其他形成通道的方法的挤出机。挤出物可以仅提供直线通道，但加工和其他新的金属切削方法可以提供更有效的形状。通道的冷板可以以任何长度制造并以梯形构造组装或集成到底板中，用于大面积冷却（图4）。它们也可以转换涂层或阳极氧化以增加保护。已经开发了几种不同范围的所需阻抗，压降和流量的图案（图5）。
  
  
  
  
  
  
• 内翅钎焊冷板- 内翅钎焊的冷板包括两个与内鳍一起冶金键合的板。它们可以用各种鳍密度和形状（平原，百叶窗，延期等）真空钎焊。这种内部鳍片，例如CP30冷板内的翅片，增加了有价值的传热表面，并向流动增加了湍流。钎焊冷板通常具有最大的设计。（见图6.）
  
  
  
  

一种经济高效的热解，从选择冷板供应商/制造商，提供宽带的冷板技术。

液体冷板设计期间的主要热考虑因素

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：

• 均匀的热通量，固定流量，1个最大压降，最大表面温度1- 具有热场景，输入热通量均匀，固定流量，一个指定的最大压降，限制为固定流量，以及表面温度不需要均匀的一个规定的最大表面温度。


• 与1相同，但不均匀的热通量- 热场景两种具有与场景相同的规格，但热负荷变化而不是均匀。热负荷集中在组分或特定区域下的几个位置。


• 与1相同，但表面温度最大化变化- 热场景三种也具有与场景相同的规格，但是热场景三具有规定的最大表面温度，通常在冷板上变化，通常在各个组件上。


• 与1,2或3相同，但需要表面温度均匀性- 具有热场景四，热规格可以与热场景相同，其中两个或三个，但具有最大表面温度必须在整个冷板或特定部件下的最大表面温度必须均匀。例如，如果在冷板上安装了两种类型的部件，则每个组分类型可能需要共同部件的温度均匀性，但是两种类型可以具有不同的最大表面温度。

冷板场景2和3是最常见于定制冷板设计中的那些。方案1到4列为增加复杂性和成本的顺序。

在将定制冷板设计为任何规格时，大多数热力专家的逻辑步骤都在定义热图，产生液体电路概念，计算温度上升和压降，并在必要时重新排出液体电路。

定义热图

具有几种可能的热场景，定制冷板设计中的步骤一步是详细地定义热图。为了创建热贴图，工程师需要待冷却部件的尺寸，位置和热负荷。最大允许冷板表面温度;冷却剂组成，其流速和入口温度;也需要可用的压降。此外，如果需要，必须针对每个组件计算热通量，该组件包括热展开。

液体冷板设计期间的关键流体考虑

产生液体电路概念

下一步是在液体电路概念上生成第一迭代。液体回路必须提供所需的性能，以使具有最高热通量的组件和在液体回路上的每个部件冷却。此外，它必须用指定的流速和可接受的压降来实现。有时，液体系列的宽度不均匀的技术通过，各个组件下的不同鳍密度，以及不同的翅片高度和类型可用于满足性能和压降的竞争要求。翅片的几何和高度确定了“翅片效率”，或者将热量转移到液体上的速度。

Sometimes the shape of high heat flux components (e.g. - a large round footprint) requires a change from the natural uniform flow distribution over the pass width to force non-uniformity, which can be achieved by using different lengths of fin or different fin densities over the pass width. Before the next component, some liquid equalizing pools (i.e. - mixing pools) should be designed in. Another fluid distribution challenge is the need for islands in the fluid path to accommodate component mounting. Any complication mentioned above can increase the cost of the cold plate due to the additional number of fin pieces, multiple depths in a cavity, multiple fin-forming equipment set-ups, and EDM cutting needed.

计算温度和压降（详细设计阶段）

在概述液体电路概念之后，应通过计算每个部件下的最大表面温度并计算总压降来验证热图。必须建模所有关键热区域。如果未满足任何一个要求，则必须重新准改液态电路并重新运行。

重新排出液体电路

如果冷板需要不同的最大表面温度（如热景三）和正常的液体回路不符合规格，则应重新排出液体回路以首先或以旁路部分将最酷的液体输送到关键装置液体直接到这些组分。

温度均匀性

如果冷板要求指定最大表面温度和温度均匀性，则在热场景中的四个中，设计过程更加复杂。提供相同部件的最大表面温度的最简单的解决方案是将部件定位在类似的平行液体通道的类似点上。结果应该是将液体提供液体的电路，其具有足够的流量与这些组件的流量。用于在整个冷板上提供更均匀的表面温度的另一种技术是使用逆流装置（图2）。在多个平行通道中，在板的表面或两侧，每个第二通道在相反方向上流动。对于一侧装载或非常薄的冷板，这种方法可以显着降低表面温度梯度。可以通过组织两个单独的液体层来递送类似的效果。

降低复杂性和成本

某些热或机械要求可能迫使液体回路的不合逻辑通过，从而产生更大的复杂性和更高的成本冷板。例如，应用程序通常具有预定的安装孔位置，即液体电路必须导航和/或部件和流体入口和出口位置，从而显着限制液体电路的选项。一般来说，设计更灵活，冷板将更容易到工程师，并且您将认识到更多的节省。通过与印刷电路板设计师或电气工程师密切合作，热工程师可以在组件的间距和定位方面提供输入，以确保它们设计有电气和热量要求。这可以显着简化冷板设计并降低成本。有关冷板成本的更多信息，请参阅我们的应用笔记“冷板制造成本司机”。

了解允许定制冷板解决方案以满足最具挑战性的热和机械要求的各种设计技术非常重要。凭借定制冷板设计的数千个排列，技术工程是关键。具有入口和插座的位置，适当的流体电路路由以及鳍或通道的灵活性可以帮助创建提供应用最佳值的热解。由于热负荷变得越来越浓缩，并且分配用于冷却的空间变得越来越小，但越来越多地使用定制的冷板来满足应用的独特液体冷却需求。AaviD，Boyd Corporation的热门部门bob体育在线下载拥有几十年的设计和制造印刷电路板和其他电子设备的定制冷板，并确保其高热性能要求和成本限制满足或超过成本限制。