À mesure que les appareils électroniques deviennent plus petits et plus puissants, l’espace disponible pour la gestion thermique tend à diminuer, tandis que la quantité de chaleur à dissiper augmente.
La conception d’un dissipateur thermique en aluminium extrudé devient donc plus complexe : il faut disposer d’une surface suffisante pour obtenir les performances de refroidissement requises, tout en veillant à ce que le produit en aluminium extrudé puisse être fabriqué de manière fiable.
Il faut trouver le juste équilibre entre l’amélioration des performances de votre dissipateur thermique et les erreurs à éviter lors de la conception pour l’extrusion de l’aluminium.
Conception des ailettes d’un dissipateur thermique en aluminium extrudé
Les ailettes d’un dissipateur thermique augmentent la surface disponible pour transférer la chaleur vers l’air ambiant. Lorsque l’espace est limité, il peut donc sembler logique de concevoir des ailettes plus fines, plus hautes et plus rapprochées. En réalité, il existe des limites, aussi bien en matière de performances thermiques que d’extrusion.
Tout d’abord, plus l’espacement entre les ailettes est réduit, plus la circulation de l’air entre celles-ci devient difficile. De même, si des ailettes plus hautes offrent une surface d’échange plus importante, cela ne signifie pas nécessairement que la chaleur sera efficacement conduite de la base jusqu’à l’extrémité de chaque ailette.
Du point de vue de l’extrusion, des ailettes fines, hautes et très rapprochées rendent également la fabrication d’un produit en aluminium extrudé plus complexe. Lors du processus d’extrusion, l’aluminium chauffé est poussé à travers une filière qui reproduit la géométrie de la section à obtenir. L’aluminium doit s’écouler correctement dans toutes les parties de cette filière. Plus les ailettes deviennent fines et profondes, plus il est difficile de maîtriser cet écoulement et de respecter la géométrie requise. Des paramètres tels que la longueur des porte-à-faux, les zones de poussée, l’alliage et, plus généralement, les contraintes propres au procédé d’extrusion doivent être pris en compte parallèlement aux performances de refroidissement recherchées.
Comprendre les limites de l’extrusion de l’aluminium
Il n’existe pas une épaisseur minimale d’ailette, une hauteur maximale d’ailette ou un espacement minimal qui puisse s’appliquer à tous les dissipateurs thermiques en aluminium extrudé. La faisabilité dépend de la géométrie complète de la section, notamment de ses dimensions, de l’alliage, de la géométrie des ailettes, de l’épaisseur de la base, des tolérances et de la presse d’extrusion utilisée.
Le rapport entre la hauteur et l’épaisseur des ailettes constitue un paramètre particulièrement important. Plus une ailette est haute par rapport à son épaisseur, plus son extrusion et le respect des tolérances deviennent difficiles.
Les dissipateurs thermiques compacts peuvent rapidement atteindre ces limites, car les concepteurs cherchent naturellement à intégrer la plus grande surface d’échange thermique possible dans un espace réduit. Toutefois, un produit en aluminium extrudé théoriquement réalisable n’est pas nécessairement la solution la plus économique à fabriquer de manière répétable. Parfois, une légère augmentation de l’épaisseur des ailettes ou de leur espacement suffit à rendre la production nettement plus fiable, tout en réduisant les coûts.
La base de votre produit en aluminium extrudé pour dissipateur thermique
Les ailettes ne sont pas les seuls éléments à prendre en compte avec attention. La base joue également un rôle important.
La base est la partie du dissipateur thermique située entre le composant électronique et les ailettes. Elle permet à la chaleur de se répartir dans l’ensemble du produit.
Du point de vue de la fabrication, son épaisseur peut avoir une influence importante sur l’extrusion de l’aluminium. Une base très épaisse associée à des ailettes très fines crée d’importantes variations d’épaisseur de matière au sein d’une même section, ce qui peut compliquer la maîtrise de l’écoulement de l’aluminium à travers la filière.
La surface de contact peut également nécessiter une précision supérieure à celle que le seul procédé d’extrusion est en mesure de garantir.
Si des exigences particulières de planéité, d’état de surface ou de tolérances dimensionnelles sont requises au niveau de la zone de contact entre le dissipateur thermique et le composant électronique, cette surface peut être usinée après extrusion. Des trous de fixation, taraudages, rainures et autres caractéristiques peuvent également être réalisés lors d’opérations d’usinage secondaire.
Il convient donc de prendre en compte aussi bien l’usinage que l’extrusion et de concevoir le dissipateur thermique comme un composant fini en aluminium extrudé et usiné, plutôt que de se limiter à vérifier sa faisabilité en extrusion.
Concevoir des dissipateurs thermiques compacts en aluminium qui peuvent être fabriqués
La conception finale du produit en aluminium extrudé pour dissipateur thermique doit donc trouver un équilibre entre les exigences thermiques et les contraintes réelles du procédé d’extrusion.
Des ailettes fines et hautes peuvent offrir une surface d’échange supplémentaire, mais deviennent de plus en plus difficiles à fabriquer. Une base plus épaisse peut être nécessaire pour des raisons thermiques, mais cela crée à son tour de nouvelles contraintes liées à l’écoulement de la matière. Des tolérances serrées peuvent être nécessaires dans certaines zones, tandis que d’autres ne requièrent pas le même niveau de précision.
C’est pourquoi il peut être utile d’impliquer votre fournisseur de produits en aluminium extrudé avant que la conception du dissipateur thermique ne soit totalement finalisée. Il pourra ainsi examiner la conception et vérifier qu’elle est adaptée à la fabrication, tout en répondant efficacement aux exigences de gestion thermique.
Contactez-nous si vous recherchez un fournisseur de produits en aluminium extrudé fabriqués selon vos spécifications.
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