アルミニウムヒートシンクよくある質問

11月 6, 2023
午後5時59分

アルミニウム・ヒートシンクとは？

アルミヒートシンクは、最も一般的に使用されているヒートシンクの一つです。ヒートシンクは、電子機器やその他の熱に敏感なアプリケーションで使用される放熱装置です。その主な機能は、熱を吸収・伝導することにより、熱源（集積回路、プロセッサー、LEDなど）の温度を下げることです。

アルミニウムヒートシンクが広く使われているのは、アルミニウムが放熱用途に適した多くの特性を持っているからです。まず、アルミニウムは熱伝導率が高い。熱伝導率は銅の約半分ですが、アルミニウムはコストが安く、軽量です。銅に比べて、ヒートシンク用アルミニウムは湿度の高い環境や過酷な環境でも使用できます。アルミニウムは加工や製造が比較的簡単で、さまざまな冷却ニーズに対応できるよう、さまざまな形状やサイズがあります。

アルミヒートシンクの仕組み

アルミラジエーターの動作原理は、熱伝導と自然対流の物理原則に基づいています。

アルミニウムヒートシンクは、金属アルミニウムの高い熱伝導特性を利用して、電子機器の表面からヒートシンクの表面へ熱を素早く伝導させます。アルミヒートシンクには通常多くのフィンがあり、表面積を増やすことで放熱効果を高めています。アルミニウム・ヒートシンクの表面に熱が伝導されると、次のプロセスは自然対流によってさらに熱を放散させることです。ラジエーター表面の熱が周囲温度を上回ると、空気が加熱されて上昇し、温度勾配が形成されます。この温度差は、「対流」と呼ばれる空気の移動を引き起こす。自然対流.自然対流によって、高温の空気はより冷たい周囲の空気と入れ替わり、急速に熱を放散する。

場合によっては、アルミニウム製ヒートシンクをファンなどの冷却装置と組み合わせて放熱を高めることもできる。これらの冷却装置は、空気の流れをさらに促進し、放熱のための表面積を大きくし、放熱効率を高めることができます。

アルミニウムヒートシンクの利点は何ですか？

軽量：軽量という特性によりアルミニウム合金材料アルミヒートシンクは、従来の銅製ラジエーターよりも軽量で、機器全体の重量を減らすことができます。
高い放熱効率アルミ合金ヒートシンクは優れた放熱性能を持っています。従来の銅製ラジエーターと比較して、放熱効率が高く、より早く熱を放出することができます。
製造工程が簡単：アルミヒートシンクの製造工程は比較的簡単で、生産コストが低く、大量の製品をより安く生産できる。
耐食性が良い：アルミ合金ヒートシンクは、耐酸化性、耐食性に優れ、長期間の使用でも錆や酸化の問題が発生しにくい。

アルミヒートシンクによく使われる合金は？

アルミニウム・ヒートシンクによく使われる合金には、以下のようなものがある：

アルミニウム合金シリーズ：6061および 6063アルミニウムは、最も一般的に使用されるラジエーター材料のひとつである。加工性、強度、耐食性に優れている。 6061アルミニウム合金 6063アルミニウム合金は、より優れた放熱性能と優れた外観を必要とする用途に適しています。

純アルミニウム純アルミニウム（アルミニウム1050、アルミニウム 1060などのアルミニウム合金シリーズ）は、低電力用途や価格重視の製品向けのヒートシンクによく使用される。純アルミニウムは熱伝導率、熱伝導性は良いが、相対強度が低い。

アルミニウム合金：その他の一般的なアルミニウム合金には次のようなものがある。 3003アルミニウム3004アルミニウムおよび3005アルミニウム。これらの合金は高い耐食性と良好な溶接性を提供し、多くの一般的なヒートシンク用途に適しています。

アルミニウム・シリコン合金：シリコン・アルミニウム合金は、特に自動車や航空宇宙分野の高性能ヒートシンクに一般的に使用されています。シルミン合金は、シリコン元素を添加することにより、良好な熱伝導性を維持しながら、材料の強度と耐摩耗性を向上させます。

アルミラジエーターを分類するには？

アルミラジエーターの製造方法に基づいて、アルミラジエーターを次の5つのカテゴリーに分けることができます：ダイキャストアルミラジエーター、プロファイルアルミラジエーター、複合アルミラジエーター、銅アルミ複合ラジエーター、鋼アルミ複合ラジエーター。

アルミ押し出しヒートシンク：

生産原料：アルミ合金を主原料として、ダイカスト法を採用する。よく使われるアルミ合金はADC12、A380など。

主な用途アルミ押し出しヒートシンクは、自動車、機械設備、電子製品などの分野でよく使用されている。通常、強い耐久性、高い熱伝導性、良好な空気循環を持ち、様々な高温・高圧環境に適しています。

アルミ製プロファイル・ラジエーター：

製造原料：アルミニウム形材を使用。一般的に使用されるアルミニウム合金プロファイルには、アルミニウム6061、アルミニウム6063などが含まれます。

主な用途放熱アルミ形材は、電子機器、LEDランプ、ソーラー製品などの分野でよく使用されている。放熱性能に優れ、放熱面積が大きく、軽量であるため、狭いスペースや効率的な放熱が必要な場合に広く使用される。

複合アルミヒートシンク：

生産原料：アルミニウム材料と銅、アルミニウム合金などの他の材料で作られています。

主な用途複合アルミニウム製ラジエーターは、自動車エンジンの冷却システムやパワーエレクトロニクス機器の放熱によく使用される。その構造上の利点は、優れた熱伝導性と良好な耐食性の組み合わせなど、アルミニウムと他の材料の長所を補完することにあります。

銅-アルミ複合ヒートシンク：

素材：銅とアルミニウム製。

主な用途銅とアルミの複合ヒートシンクは、ハイエンドの電子機器や太陽エネルギーなどの分野でよく使われている。銅は熱伝導率が良く、アルミは密度が低く加工性が良い。銅アルミ複合ヒートシンクは、両材料の長所を併せ持ち、熱伝導効率と耐食性に優れています。

スチール製アルミ複合ラジエーター：

製造材料：鉄とアルミニウムの2つの素材の複合体。

主な用途鋼アルミ複合ラジエーターは主に自動車、機械設備などの分野で使用される。鋼アルミ複合ラジエーターは鋼材とアルミ材の長所を組み合わせ、強度と耐久性に優れ、放熱性能が高い。

銅製ヒートシンクとアルミ製ヒートシンク：どちらが良いか？

素材	熱伝導率(W/m.K)	具体的 H食べる Cアパシティ(KJ/kg.K）	Dアンシティ(g/cm^³)
銅	401	386	8.9
アル	237	900	2.7

表のパラメータから、銅の熱伝導率はアルミニウムの約1.69倍であることがわかる。したがって、銅とアルミニウムを同じ断面積のラジエーターに使用した場合、純銅の方が純アルミニウムよりも単位時間あたりより多くの熱を奪うことができる。銅は純アルミニウム."アルミニウムは熱を素早く吸収する。銅の比熱容量はアルミニウムより小さい。銅の温度が1度下がれば、放熱量はアルミニウムより少なくなるはずです。では、本当に銅はアルミニウムよりも早く熱を放散するのでしょうか？

いや、銅の密度が8.9kg/m3であるのに対し、アルミは2.7kg/m3と3.3倍近い。したがって、同じ体積のヒートシンクを作る場合、銅は質量でアルミの3.3倍近くになる。純銅熱容量はやはり純アルミニウムの半分近くあります。熱容量が大きくなると放熱が遅くなる。上記の理論の説明を通して、"銅はアルミニウムほど早く熱を放散しない"。この理論は、ラジエーターを選ぶときにも使えます。純銅製のラジエーターを選ぶ場合は、銅の熱が放熱できずに放熱のボトルネックになるのを避けるため、より高速で風量の大きいファン製品を選ぶべきです。

放熱の部分はもっと複雑です。個人的には、アルミの利点は以下の点にあると思う：

1.安価、低密度、加工が容易、アルミ合金の硬度は純銅よりもはるかに優れており、マザーボード/ファスナーが耐えられる範囲内で最大の放熱面積を提供する（放熱面積は放熱速度のために100%である必要があります）最大の影響）。

2.同じ体積の銅が同じ熱を吸収し、温度がゆっくりと上昇する。このため銅と周囲の環境との温度差も小さくなり、熱を最速で放出するには不向きです。銅は熱伝導が早く、コストが高く、熱エンタルピーが高い。簡単に言えば、銅そのものは熱を素早く伝えますが、それが別の物質に伝わるスピードには疑問が残ります。