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Meccal | Progettazione e Produzione Dissipatori Estrusi

Informazioni tecniche

PIATTI RAFFREDDATI A LIQUIDO

Materiale e lavorazioni meccaniche

La leggerezza (2,7 g/cm3), la conducibilità termica (120 – 229 W/m•K) e l’elevata lavorabilità sono le proprietà che rendono l’alluminio il principale materiale utilizzato per la realizzazione delle nostre LCP. Dipendentemente dalla tecnologia di realizzazione del piatto raffreddato a liquido possono essere utilizzate diverse tipologie di materiale per il piatto base. Oltre alla più comune soluzione da estruso, la materia prima utilizzabile è disponibile in placche da colata, che offrono la massima flessibilità dimensionale e assenza di costi aggiuntivi per la realizzazione di matrici dedicate. 

Se non diversamente specificato a disegno, i prodotti sono lavorati meccanicamente in rispetto alle tolleranze generali specificate dalla norma ISO 2768-mK, planarità massima superficie 0.05/100 mm e rugosità massima Ra 1.6 µm. Tuttavia, salvo indicazione contraria, i pezzi non conformi alle tolleranze generali prescritte non devono essere automaticamente rifiutati quando la funzionalità del pezzo non risulta compromessa. 

Come scegliere un piatto raffreddato a liquido

Il raffreddamento a liquido è il modo più efficace per dissipare il calore generato dai componenti elettronici, offrendo prestazioni non raggiungibili con il raffreddamento ad aria e limitando allo stesso tempo gli ingombri. Così come per un dissipatore ad aria, le prestazioni termiche di una LCP si misurano con la resistenza termica RTH [K/W], che descrive quanto più calda diventa la superficie (TMAX) in relazione alla temperatura in ingresso del fluido refrigerante (TIN) che scorre all’interno, per un dato carico termico rappresentato dalla potenza da dissipare generata dai dispositivi elettronici da raffreddare (Pd). Il massimo valore di resistenza termica di un’applicazione è determinata dalla formula:

Occorre quindi progettare ed identificare la LCP con una resistenza termica uguale od inferiore a quella calcolata. La performance termica di una LCP dipende dal flusso del liquido refrigerante che lo attraversa. Per aumentarne la performance, Mecc.Al offre la possibilità di montare particolari accessori – turbolatori o offset fins layer – capaci di aumentare la turbolazione del fluido per una maggiore efficienza nella dissipazione del calore. Nella selezione della tecnologia di realizzazione di una LCP, particolare attenzione va rivolta alla tipologia e qualità del liquido refrigerante utilizzato per evitare fenomeni di corrosione. All’aumentare dell’aggressività del liquido refrigerante è necessario passare da canali in alluminio a quelli in rame o acciaio inossidabile.

Di altrettanta importanza per il dimensionamento di un piatto raffreddato a liquido è la definizione del massimo valore di perdita di carico ammissibile, identificato dal sistema di raffreddamento del liquido in uscita dalla LCP. All’aumentare del valore del flusso che attraversa la LCP il valore di resistenza termica diminuisce, mentre aumenta quello della perdita di carico.

Condizioni di misura della resistenza termica e caduta di pressione

I prodotti sono presentati ordinati per dimensioni espresse in millimetri con i corrispondenti grafici di resistenza termica e perdita di carico al variare del flusso del liquido refrigerante. Grafici riferiti ad alcune delle innumerevoli possibili configurazioni delle diverse tecnologie realizzative.  
Ogni progetto di LCP è sviluppato e realizzato secondo precise specifiche progettuali, garantendo un prodotto ottimizzato già dalla fase di prototipazione. L’Ufficio Tecnico di Mecc.Al si avvale di un moderno sistema di calcolo CFD che per le diverse configurazioni dei canali di raffreddamento permette di verificare l’attendibilità alle specifiche progettuali in termini di resistenza termica e perdita di carico. 

I dati tecnici riportati derivano da simulazioni software e test di laboratorio, secondo il layout di montaggio mostrato a disegno e considerando il massimo valore puntuale di temperatura raggiunto sulla superficie della LCP. Il liquido refrigerante utilizzato è acqua non additivata ad una temperatura d’ingresso di 40 °C ed una pressione di 202.650 Pa. 

Nella tecnologia a Tubo Assemblato le serpentine sono in rame, di diametro 10 mm e spessore di parete 1,5 mm. Per diversi materiali e dimensioni del tubo si prega di far riferimento ai grafici “Tube Material correction factor” e “Tube Dimension correction factor” per la determinazione del fattore di moltiplicazione da applicare ai valori indicati di resistenza termica e perdita di carico. 

La flessibilità progettuale delle tecnologie a liquido Mecc.Al offre diverse possibilità per il posizionamento dei terminali di ingresso e uscita del liquido refrigerante, così come svariate sono le tipologie di connettori assemblabili. 

Connettori Standard: 

  • raccordi a saldare in ottone con filettatura GAS maschio/femmina o porta gomma
  • connettori con serraggio ad ogiva Inox/Ottone

Connettori Custom a disegno: 

  • raccordi a saldare in rame/ottone da tornitura
  • blocchi connettori in rame o acciaio saldati alle estremità della serpentina e assemblati meccanicamente al piatto base
  • raccordi o blocchi in alluminio saldobrasati o assemblati meccanicamente

Trattamenti superficiali: 
Anodizzazione, passivazione e nichelatura, applicabili dipendentemente dalla tecnologia costruttiva utilizzata, hanno un effetto trascurabile sulle performance termiche ma sono principalmente utilizzati per migliorare la resistenza superficiale alla corrosione. 

Ogni singola LCP prodotta da Mecc.Al viene sottoposta a leakage test e tracciamento. I dati tecnici riportati, derivando da prove di laboratorio e simulazioni termiche, sono da considerarsi affidabili. Tuttavia, poiché le condizioni reali di utilizzo possono essere diverse da quelle di laboratorio, si consiglia di verificarli attraverso un test empirico nelle reali condizioni di utilizzo della LCP. 

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