Introdução e etapas completas para o seu dissipador de calor DIY

Você pode concluir este projeto de dissipador de calor DIY em menos de uma hora. Requer apenas ferramentas e suprimentos básicos, e as etapas são diretas. A única coisa que pode ser complicada é determinar quanto metal usar em cada etapa, mas isso é algo que você pode aprender por tentativa e erro.

Pronto para começar? Vamos começar!

Introdução ao dissipador de calor

Finalidade do dissipador de calor em uma PCB

A finalidade de um dissipador de calor em um PCB é diminuir a temperatura da placa de circuito. O calor pode ser diretamente absorvido pelos componentes ou distribuído por uma área maior área de superfície, o que, por sua vez, esfriará toda a placa.

Estes são críticos componentes de qualquer dispositivo eletrônico que requer muita energia. Um dissipador de calor é um bloco ou placa de metal que absorve o calor dos componentes eletrônicos dentro do seu dispositivo e o distribui por sua superfície. A ideia é que essa distribuição ajude a manter cada peça resfriada, para que ela possa funcionar com capacidade total por períodos mais longos sem superaquecer.

Alumínio é de longe a escolha mais comum para dissipadores de calor porque é leve e altamente condutivo. Ele pode absorver e distribuir o calor de forma rápida e eficiente.

Aplicações do dissipador de calor

A maioria das pessoas não sabe o que é um dissipador de calor ou como ele funciona. Mas tudo bem - temos as respostas para todas as suas perguntas aqui!

Densidade de Componente

O número de componentes por unidade de área é um fator chave na determinação da densidade de calor. Quanto maior a densidade, maior a quantidade de calor gerado em uma determinada área de superfície. Isso significa que, se você deseja resfriar um dispositivo com alta densidade de componentes, precisará usar ventiladores mais potentes ou sistemas de resfriamento mais eficientes.

Componentes de energia

Eles precisam ser totalmente resfriados para que funcionem corretamente. Os dissipadores de calor dissipam o calor dos componentes de energia por condução ou convecção. O dissipador de calor deve ser projetado para lidar com as altas temperaturas geradas pelo componente de energia, ao mesmo tempo em que otimiza sua condutividade térmica e área de superfície.

Processadores

Esta é uma parte essencial de qualquer computador. É responsável por processar os dados e enviá-los para as outras partes do seu computador. Isso pode incluir tarefas como executar aplicativos, enviar e-mails ou navegar na Internet.

Os dissipadores de calor são usados para evitar o superaquecimento nos processadores. Isso ocorre porque o processador esquenta quando está trabalhando muito, o que pode danificá-lo se não for verificado. A CPU é conectada ao dissipador de calor, projetado para retirar o calor dele usando um ventilador ou um sistema de resfriamento a água

Onde os dissipadores de calor devem ser colocados?

A primeira etapa para determinar o melhor posicionamento para o dissipador de calor é identificar a área mais quente do dispositivo. Normalmente, este será o centro do processador. Você deve usar algum tipo de sonda térmica para identificar esta área. Certifique-se de verificar se não está danificado ao aplicar o dissipador de calor.

Depois de identificar onde o processador está mais quente, é hora de descobrir onde colocar o dissipador de calor. O melhor lugar será no topo ou diretamente adjacente a um IC ou outro componente que gere calor. Se possível, você também deve tentar colocar seu dissipador de calor perto de qualquer tipo de dissipador de calor ou ventilador de resfriamento para que eles possam trabalhar juntos de forma eficiente.

Tipos de dissipador de calor

Existem vários tipos diferentes de dissipadores de calor, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens. Esses dissipadores de calor são categorizados por fluxo de ar, por material, por uso de água e por seu processo de fabricação.

por fluxo de ar

Diferentes tipos de dissipadores de calor têm diferentes requisitos de fluxo de ar. Aqui estão alguns dos mais comuns:

Dissipador de calor passivo

Renda

Este é um dissipador de calor que usa convecção natural para dissipar o calor. A convecção é o processo pelo qual o calor flui de regiões quentes para regiões mais frias em resposta a diferenças de temperatura. Em um dissipador de calor de fluxo de ar passivo, não há ventiladores ou outros componentes ativos envolvidos no resfriamento do dispositivo. Os dissipadores de calor de fluxo de ar passivo são projetados para maximizar a quantidade de ar que pode fluir através e ao redor deles.

Dissipadores de calor ativos

Ativo

Esses dissipadores de calor são projetados para manipular o fluxo de ar para resfriar o dispositivo. Eles normalmente têm um ventilador que move o ar sobre o dissipador de calor, que é o que ajuda a manter o dispositivo resfriado.

Computadores de mesa e laptops podem ser encontrados com dissipadores de calor de fluxo de ar ativos. Eles também podem ser encontrados em outros dispositivos eletrônicos, como servidores ou placas gráficas. Os dissipadores de calor de fluxo de ar ativo costumam ser usados em situações em que o calor precisa ser dissipado de forma rápida e eficiente, como quando você está executando um programa que gera muito calor.

Por material

Dissipadores de calor feitos de materiais diferentes tendem a operar de maneira diferente, por isso é importante saber que tipo de material você está usando antes de comprar um. Aqui está uma visão geral dos materiais mais populares usados em dissipadores de calor:

Dissipadores de calor de alumínio

Alumínio

Este é um material popular para dissipadores de calor porque é leve, durável e relativamente barato. Também não é muito condutor de eletricidade, o que pode ser uma vantagem quando você trabalha com componentes elétricos sensíveis. A desvantagem é que os dissipadores de calor de alumínio tendem a superaquecer se não forem adequadamente ventilados e resfriados por ventiladores ou outros sistemas de fluxo de ar.

Dissipador de calor de cobre

Cobre

Devido à sua alta condutividade térmica e excelente dissipação de calor, o cobre é o material mais popular para dissipadores de calor. Os dissipadores de calor de cobre são geralmente feitos por extrusão ou fundição da forma necessária e, em seguida, usinados nas dimensões precisas. O processo é bastante complicado e envolve muito trabalho intensivo em mão-de-obra. Isso os torna caros, mas também garante que você obtenha o produto da melhor qualidade.

Por uso de água

Aqui estão os tipos de dissipadores de calor por uso de água:

Metal Sólido

Este é um dissipador de calor que usa um bloco de metal sólido. Este pode ser fundido em uma única peça ou pode ser composto de várias peças que são soldadas juntas. A área da superfície do metal pode ser tratado de várias maneiras para aumentar sua capacidade de transferir calor.

Este tipo de dissipador de calor é feito de metal e pode ser usado em aplicações industriais. Também pode ser usado em ambientes comerciais, como data centers e salas de servidores, onde grandes quantidades de calor precisam ser dissipadas.

Líquido bombeado

Isso usa uma mistura de água e refrigerante para transferir o calor do processador. A água absorve o calor e é bombeada para um radiador onde é resfriada por um ventilador ou fluxo de ar. Isso reduz a temperatura do dispositivo e permite que ele funcione em uma temperatura operacional mais baixa.

Isso permite que você use uma bomba maior e mais potente e, portanto, mova mais calor por minuto. Isso é especialmente importante se você estiver trabalhando com alto poder CPUs ou GPUs.

A desvantagem é que as bombas são barulhentas e requerem manutenção, mas se você estiver procurando por um dissipador de calor de alto desempenho, esse pode ser o caminho a seguir.

Bifásico

O gerenciamento térmico bifásico usa um processo de transferência de calor bifásico no qual a condensação de um fluido de trabalho é utilizada para remover o calor da fonte. No dissipador de calor bifásico, um material de mudança de fase é usado para absorver o calor da fonte. Isso então mudou para outra fase com a aplicação de calor, geralmente alterando sua temperatura ou pressão. A mudança de fase resultante causa uma mudança no volume, que causa um movimento de massa que pode ser usado para remover energia do sistema.

Esse tipo de dissipador de calor é mais eficiente do que outros tipos porque usa menos energia para afastar a mesma quantidade de calor do dispositivo. Ele também tem uma vantagem sobre os sistemas refrigerados a ar porque pode ser usado em qualquer ambiente, mesmo em locais onde não há ar suficiente para passar por um refrigerador de ar.

Por processo de fabricação

Existem diferentes processos de fabricação utilizados na produção de dissipadores de calor. Esses processos são categorizados pelo material usado para fabricar o dissipador de calor e incluem:

Dissipador de calor usinado CNC

CNC usinado

Esses tipos de dissipadores de calor são controlados por computador que permitem a criação de peças com extrema precisão, tornando-os perfeitos para a criação de dissipadores de calor. O processo começa com um projeto para a peça que está sendo criada em um programa CAD em uma estação de trabalho de computador. Uma vez finalizado o projeto e aprovado pelo cliente, ele é enviado para a máquina CNC onde será cortado em metal ou outros materiais conforme especificações fornecidas pelo cliente.

Forjado e Die Cast

Os dissipadores de calor forjados são feitos por um processo que envolve o aquecimento do metal a uma alta temperatura e sua modelagem na forma desejada. Isso é feito com um martelo ou prensa. O resultado é um metal sólido e denso que pode ser usinado para atender às suas necessidades específicas.

Dissipadores de calor fundidos são feitos derramando metal fundido em um molde que foi criado moldando um modelo de cera em areia ou uretano líquido. O molde é então preenchido com metal fundido e deixado esfriar antes de ser removido do molde.

Aleta de zíper

Esses dissipadores de calor são fabricados por um processo chamado extrusão, no qual o alumínio é derretido e forçado a passar por uma matriz para formar o dissipador de calor. A extrusora então usa a gravidade para puxar o alumínio extrudado para baixo ao longo de seu comprimento, onde ele se solidifica em uma tira contínua. Esse processo cria um efeito de resfriamento uniforme em todas as aletas, bem como uma superfície lisa na base de cada aleta.

Barbatana Skived

Esses dissipadores de calor são um tipo de dissipador de calor fabricado usando um processo de desbaste. As barbatanas são cortadas com uma máquina de desbaste, o que as torna finas e leves. As aletas raspadas são frequentemente usadas em condições industriais, onde podem ser fixadas à fonte de calor usando uma braçadeira ou epóxi.

Aleta colada

Estes são um tipo de dissipador de calor fabricado pela união de aletas finas a um dissipador de calor. O dissipador de calor é feito de cobre ou alumínio e foi extrudado em formato de viga I. As próprias aletas podem ser feitas de alumínio, cobre ou cobre niquelado.

As aletas unidas são populares entre os fabricantes porque são fáceis de montar e podem ser personalizadas para atender às necessidades do cliente. Eles também são leves e têm alta condutividade térmica, o que também os torna ideais para pequenos dispositivos como smartphones ou laptops.

extrudido

Existem vários métodos usados para fabricar dissipadores de calor, mas, sem dúvida, o processo de fabricação mais comum é a extrusão. Este processo, como foi observado, envolve pegar um bloco de alumínio ou cobre e forçando-o através de uma matriz moldada. O resultado é um tubo que foi moldado em qualquer forma que você precisa para o seu dissipador de calor.

Etapas para fazer seu dissipador de calor DIY

Fazer um dissipador de calor DIY é uma ótima maneira de economizar dinheiro e também é uma ótima maneira de testar suas habilidades criativas.

Aqui estão os passos:

Passo 1 – Preparar os Materiais e Ferramentas

O primeiro passo para fazer seu dissipador de calor DIY é reunir todos os materiais e ferramentas de que você precisa. Você vai precisar de:

Material do dissipador de calor
Tubulação termorretrátil
Hammer
Cortadores de estanho ou ferramenta Nibbler
Lixa

Passo 2 – Recorte o dissipador de calor

O segundo passo para fazer seu dissipador de calor DIY é cortar o dissipador de calor. Esta é a parte em que você terá que ser criativo. Você pode usar uma serra ou uma ferramenta Nibbler para cortar a forma do seu dissipador de calor, mas é essencial certificar-se de que está cortando material suficiente para que o dissipador de calor possa dissipar o calor dos chips. Você quer que ele possa aspirar o ar de todos os lados.

Etapa 3 - Adicionar um entalhe

Você deve certificar-se de que seu entalhe seja grande o suficiente para o dissipador de calor e pequeno o suficiente para que não ultrapasse nenhum dos componentes do gabinete. Você também deve certificar-se de que está cortando ao longo das linhas da própria base do dissipador de calor depois, para não cortar muito longe na placa embaixo.

Passo 4 – Achate o dissipador de calor

O próximo passo é achatar o dissipador de calor. Isso o tornará mais eficiente e permitirá que você o conecte ao seu processador com mais facilidade. Para fazer isso, basta colocar o dissipador de calor voltado para baixo em uma superfície plana (como uma mesa ou escrivaninha) e, em seguida, usar um martelo para bater suavemente até que você o achate. Certifique-se de não bater com muita força ou você danificará sua placa-mãe!

Passo 5 – Monte os Componentes

Você deve colocar o dissipador de calor na parte superior do dispositivo e prendê-lo com os quatro parafusos que acompanham o kit do dissipador de calor. Então você vai querer conectá-lo ao seu dissipador de calor usando um dos parafusos. Se você ainda tiver fios soltos por aí, agora é a hora de conectá-los às suas respectivas portas no PCB que você está fazendo.

Conclusão

Para economizar algum dinheiro ou para satisfazer a curiosidade, a preparação DIY do dissipador de calor dá um pouco de trabalho, mas vale a pena. Depois disso, você está pronto para ir. Apenas certifique-se de testar tudo para obter uma leitura precisa quando se trata de descobrir a temperatura do seu dispositivo e basicamente não deixar o dissipador de calor ser danificado.