Les 7 mythes les plus courants sur les caloducs
Alors que les appareils électroniques continuent d’évoluer, exigeant davantage de fonctionnalités et une plus grande fiabilité, la chaleur excessive reste un obstacle important au développement d’applications de nouvelle génération plus performantes et d’innovations révolutionnaires. Dans tous les secteurs, notamment ceux du mobile, du médical, des télécommunications et de l'Internet des objets (IoT), le défi consiste à créer de nouveaux produits et systèmes compacts, multifonctionnels et capables de gérer des charges thermiques élevées avec une grande fiabilité. Les ingénieurs sont confrontés au défi de gérer efficacement la chaleur, car les consommateurs exigent des appareils plus petits, plus fins et plus puissants dotés d'options, de fonctionnalités et de capacités supplémentaires.
Le refroidissement biphasé évolue rapidement et gagne en popularité pour relever ces défis. Les caloducs, en particulier, se sont révélés très efficaces pour obtenir un refroidissement plus rapide, un poids plus léger, une fiabilité accrue et une durée de vie plus longue. Cependant, leur avantage le plus important réside dans leur flexibilité de conception, s'intégrant parfaitement aux systèmes thermiques pour améliorer considérablement l'efficacité et la capacité de refroidissement.
Aperçu:
Les composants de caloducs combinent le transfert de chaleur passif biphasé mature et fiable avec diverses autres technologies de gestion thermique pour générer des solutions de refroidissement efficaces et durables. Avec plus de cinquante ans d'expérience en matière d'innovation et de fabrication de solutions de caloducs, Boyd est bien équipé pour concevoir et fabriquer des solutions de refroidissement efficaces et durables pouvant fonctionner dans les conditions environnementales les plus exigeantes.
Les parois et noyaux extensibles en cuivre peuvent être pliés ou aplatis pour répondre aux exigences thermiques et géométriques des applications. Cette flexibilité peut être utilisée pour réduire la taille globale, augmenter la surface de contact ou disposer des caloducs autour du matériel installé. Les caloducs peuvent être intégrés à d’autres technologies pour accélérer la dissipation de la chaleur ou utiliser des caloducs au sein d’un système pour transporter la chaleur de la source de chaleur vers un emplacement de dissipation sûr.
Idée fausse 1 :Si un caloduc se brise, du liquide s’écoulera sur mon appareil électronique.
Vérité:Les caloducs se cassent rarement, voire jamais. Dans des scénarios extrêmement improbables, une quantité minime de liquide dans le tuyau peut saturer son noyau, mais il ne peut pas couler ou couler sur votre appareil électronique. Les caloducs sont intrinsèquement robustes et fonctionnent comme un système purement passif, sans pièces mobiles susceptibles de s'user avec le temps. Pour « casser » un caloduc bien fabriqué, il faudrait le couper ou le soumettre à une flexion ou un pliage excessif. Les caloducs sont remplis sous vide, garantissant que le volume de fluide contenu dans le tuyau reste sous forme de vapeur, évitant ainsi tout égouttement.
Leur durabilité, leur fiabilité accrue et leurs caractéristiques d'absence de fuite font des caloducs la solution idéale pour l'aérospatiale, le médical, l'électronique grand public, les applications haute puissance qui exigent une grande fiabilité et les marchés où les fuites des solutions liquides traditionnelles pourraient avoir des conséquences catastrophiques.
Idée fausse 2 :Les caloducs sont lourds.
Vérité:Les caloducs peuvent réduire le poids plus qu’ils n’en ajoutent aux composants.
Alors que les caloducs sont généralement constitués de cuivre (un matériau relativement lourd), certains pensent à tort que l’intégration de caloducs augmentera le poids de leur solution. Cependant, bien qu'ils soient fabriqués en cuivre, les caloducs sont creux, ce qui réduit le poids de la solution tout en améliorant les performances thermiques de diverses manières. Les caloducs sont couramment utilisés pour transférer la chaleur vers des zones plus fraîches, plus éloignées et plus ouvertes, où le flux d'air et l'espace peuvent être mieux utilisés. Cela permet l'ajout de ventilateurs et de structures à ailettes légères dans ces espaces, réduisant ainsi la taille et le poids global de la solution de refroidissement.
Un autre exemple courant est le remplacement des dissipateurs thermiques en cuivre traditionnels ou des dissipateurs thermiques plus grands par une base en aluminium intégrée dans des caloducs. L'efficacité élevée de dissipation thermique des caloducs répartit la chaleur de manière uniforme et rapide sur l'ensemble du dissipateur thermique, améliorant ainsi l'efficacité, réduisant la taille du dissipateur thermique et les besoins en matériaux, réduisant ainsi le poids global et le coût de la solution.
Idée fausse 3 :Les caloducs ne peuvent être utilisés qu’avec des évaporateurs et des condenseurs aux deux extrémités.
Vérité:Les caloducs fonctionnent sur toute leur longueur, quelle que soit leur position sur le tuyau ; ils transfèrent constamment la chaleur des zones les plus chaudes vers les zones plus froides.
Les caloducs sont généralement conçus comme composants de gestion de la chaleur pour transporter la chaleur d'une source de chaleur d'une extrémité à l'autre pour une dissipation sûre et efficace. Bien que cette utilisation soit courante, ce n’est pas la seule façon d’utiliser des caloducs.
La structure en mèche des caloducs leur permet de fonctionner dans n’importe quelle direction, traversant souvent toute la longueur du caloduc. La chaleur, de par sa nature, se déplace du chaud vers le froid, et les caloducs ne font pas exception. Quel que soit l'endroit où la chaleur est placée le long du tuyau, elle s'écoulera toujours de la source de chaleur vers le point de condensation, puis reviendra à travers le noyau. Cela augmente la flexibilité de conception et les options d'utilisation des caloducs, permettant une gestion thermique plus innovante et plus rentable. L’une de ces applications consiste à intégrer des caloducs pour propager la chaleur au lieu de la transférer. Lorsque des caloducs sont intégrés au bas d’un dissipateur thermique, la chaleur est distribuée sur toute la longueur du caloduc plutôt que de se condenser dans une zone fixe. Par exemple, l'intégration de caloducs dans des dissipateurs thermiques refroidis par air pour étendre les performances haute puissance, réduisant ainsi le besoin de systèmes liquides lors du refroidissement des IGBT haute puissance.
Idée fausse 4 :Les caloducs ne peuvent propager la chaleur qu’en ligne droite. Si je veux diffuser la chaleur sur toute la base, j’ai besoin d’un dissipateur de chaleur.
Vérité:Les caloducs peuvent être pliés, se comportant de la même manière qu’un dissipateur de chaleur mais avec une structure plus intégrée.
Lorsque les caloducs ont été initialement introduits et intégrés à d’autres technologies, ils étaient intégrés en lignes droites. Pour obtenir une dissipation thermique plus uniforme, les ingénieurs ont utilisé des dissipateurs de chaleur. Bien que les dissipateurs de chaleur puissent efficacement assurer une diffusion uniforme de la chaleur, ils présentent leur propre ensemble de défis de conception qui peuvent ne pas convenir à toutes les applications.
Bien que les caloducs déplacent la chaleur uniquement le long de leur axe, l'axe peut être plié ou utilisé avec plusieurs caloducs pour agir efficacement comme un mécanisme de diffusion planaire similaire à un dissipateur de chaleur. Les caloducs sont plus rentables, structurellement plus robustes et peuvent être conçus pour imiter la fonction et les performances d’un dissipateur de chaleur. S'ils sont correctement intégrés, les caloducs peuvent résister à une force de montage importante dans les applications où une chambre à vapeur pourrait être trop fragile.
Idée fausse 5 :Les caloducs doivent être très chauds pour fonctionner.
Vérité:La technologie de fabrication permet aux caloducs de fonctionner même avec une petite différence de température.
Étant donné que les caloducs dépendent de l’évaporation et de la condensation pour fonctionner, il existe une idée fausse répandue selon laquelle il doit y avoir une grande différence de température ou une température élevée pour que les caloducs soient bénéfiques. Cependant, comme les caloducs sont remplis de vide avant d’être scellés, le fluide qu’ils contiennent existe simultanément sous forme liquide et vapeur à son point de saturation. Cela revient à faire bouillir un liquide à des températures plus basses sous pression réduite, comme à des altitudes plus élevées et à des pressions plus basses. Les molécules nécessitent moins de chaleur pour être suffisamment excitées pour passer de l’état liquide à la vapeur. Par conséquent, la température de la source de chaleur n’a pas besoin d’atteindre le point d’ébullition standard à température ambiante pour initier le changement de phase. En fait, seuls quelques degrés de différence entre les régions « chaude » et « froide » du caloduc suffisent à celui-ci pour fonctionner. C’est l’un des principaux avantages de l’utilisation de caloducs, car ils peuvent minimiser la résistance thermique de la solution.
Idée fausse 6 :Les caloducs ne peuvent pas être utilisés dans des conditions de gel.
Vérité:Les caloducs peuvent être développés pour fonctionner dans des conditions extrêmement difficiles, telles que des environnements glacials.
Le mode de fonctionnement des caloducs dans des conditions environnementales dépend des matériaux et de la conception. Bien que la combinaison cuivre/eau soit la plus populaire, d’autres matériaux peuvent être utilisés pour des besoins spécifiques. Des liquides comme l'ammoniac, le méthanol et l'acétone peuvent être combinés avec des métaux compatibles pour former des caloducs qui fonctionnent à des températures bien inférieures à -60 degrés.
Idée fausse 7 :Les caloducs coûtent cher.
Vérité:L’ajout de caloducs peut réduire les coûts globaux de la solution.
La ductilité du cuivre permet une fabrication économique, une étanchéité fiable et un pliage et un pressage faciles dans des formes géométriques spécifiques. Boyd a perfectionné les processus de fabrication et la technologie de conception de caloducs pour produire des caloducs cuivre/eau hautes performances et économiques. Les caloducs permettent aux ingénieurs d'utiliser des caloducs en aluminium et intégrés dans des applications nécessitant des bases à ailettes en cuivre, réduisant ainsi les coûts. Ils peuvent également éliminer le besoin de ventilateurs ou d’autres composants, économisant ainsi de l’argent et du poids.
En conclusion, les caloducs sont polyvalents et très utiles dans la gestion thermique, dissipant ainsi diverses idées fausses. Ces idées fausses proviennent souvent d'un manque de compréhension des capacités et des applications de la technologie. Grâce à leur capacité à améliorer l'efficacité du refroidissement, à réduire le poids et à fonctionner dans diverses conditions, les caloducs constituent une solution fiable et rentable dans le paysage en constante évolution des applications électroniques et de haute puissance.
