Introduction et étapes complètes pour votre dissipateur de chaleur DIY

Vous pouvez réaliser ce projet de dissipateur thermique DIY en moins d'une heure. Il ne nécessite que des outils et des fournitures de base, et les étapes sont simples. La seule chose qui pourrait être délicate est de déterminer la quantité de métal à utiliser pour chaque étape, mais c'est quelque chose que vous pouvez apprendre par essais et erreurs.

Prêt à commencer? Commençons!

Introduction au dissipateur thermique

Objectif du dissipateur thermique dans un PCB

Le rôle d'un dissipateur thermique sur un circuit imprimé est d'abaisser la température de ce dernier. La chaleur peut être directement absorbée par les composants ou répartie sur une plus grande surface , ce qui contribue à refroidir l'ensemble du circuit.

Ce sont des composants essentiels de tout appareil électronique énergivore. Un dissipateur thermique est un bloc ou une plaque métallique qui absorbe la chaleur des composants électroniques internes et la répartit sur sa surface. Cette répartition permet de maintenir chaque composant à une température basse, afin qu'il puisse fonctionner à pleine capacité plus longtemps sans surchauffe.

L'aluminium est de loin le matériau le plus couramment utilisé pour les dissipateurs thermiques, car il est léger et très conducteur. Il absorbe et dissipe la chaleur rapidement et efficacement.

Applications de radiateur

La plupart des gens ne savent pas ce qu'est un dissipateur thermique ni comment il fonctionne. Mais ce n'est pas grave, nous avons les réponses à toutes vos questions ici !

Densité des composants

Le nombre de composants par unité de surface est un facteur clé dans la détermination de la densité thermique. Plus la densité est élevée, plus la quantité de chaleur générée sur une surface donnée est importante. Cela signifie que si vous souhaitez refroidir un appareil avec une densité de composants élevée, vous devrez utiliser des ventilateurs plus puissants ou des systèmes de refroidissement plus efficaces.

Composants de puissance

Ceux-ci doivent être complètement refroidis pour qu'ils fonctionnent correctement. Les dissipateurs thermiques dissipent la chaleur des composants de puissance par conduction ou convection. Le dissipateur thermique doit être conçu pour supporter les hautes températures générées par le composant de puissance tout en optimisant sa conductivité thermique et sa surface.

Processeurs

Il s'agit d'un élément essentiel de tout ordinateur. Il est chargé de traiter les données et de les envoyer aux autres composants de l' ordinateur . Cela peut inclure des tâches telles que l'exécution d'applications, l'envoi de courriels ou la navigation sur Internet.

Les dissipateurs thermiques sont utilisés pour éviter la surchauffe dans les processeurs. En effet, le processeur devient chaud lorsqu'il travaille dur, ce qui peut l'endommager s'il n'est pas contrôlé. Le processeur est attaché au dissipateur thermique, qui est conçu pour en évacuer la chaleur à l'aide d'un ventilateur ou d'un système de refroidissement par eau

Où placer les dissipateurs thermiques ?

La première étape pour déterminer le meilleur emplacement pour votre dissipateur thermique consiste à identifier la zone la plus chaude de votre appareil. Habituellement, ce sera le centre du processeur. Vous devriez utiliser une sorte de sonde thermique pour localiser cette zone. Assurez-vous de vérifier qu'il n'est pas endommagé lorsque vous appliquez votre dissipateur thermique.

Une fois que vous avez identifié la zone la plus chaude du processeur, il est temps de déterminer où placer votre dissipateur thermique. L'idéal est de le placer au-dessus ou juste à côté d'un circuit intégré ou d'un autre composant générant de la chaleur. Si possible, essayez également de placer votre dissipateur thermique près d'un dissipateur de chaleur ou d'un ventilateur afin d'optimiser leur fonctionnement combiné.

Types de dissipateur thermique

Il existe plusieurs types de dissipateurs thermiques, chacun avec ses avantages et ses inconvénients. Ces dissipateurs thermiques sont classés par flux d'air, par matériau, par utilisation d'eau et par son processus de fabrication.

Par débit d'air

Différents types de dissipateurs thermiques ont des exigences différentes en matière de débit d'air. Voici quelques-uns des plus courants :

Dissipateur thermique passif

Revenu

Il s'agit d'un dissipateur thermique qui utilise la convection naturelle pour dissiper la chaleur. La convection est le processus par lequel la chaleur circule des régions chaudes vers les régions plus froides en réponse aux différences de température. Dans un dissipateur thermique à flux d'air passif, il n'y a pas de ventilateurs ou d'autres composants actifs impliqués dans le refroidissement de l'appareil. Les dissipateurs thermiques à flux d'air passif sont conçus pour maximiser la quantité d'air qui peut circuler à travers et autour d'eux.

Dissipateurs actifs

Active

Ces dissipateurs thermiques sont conçus pour manipuler le flux d'air afin de refroidir l'appareil. Ils ont généralement un ventilateur qui déplace l'air sur le dissipateur thermique, ce qui aide à garder l'appareil au frais.

Les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables peuvent tous deux être trouvés avec des dissipateurs thermiques à circulation d'air active. Ils peuvent également se trouver dans d'autres appareils électroniques, tels que des serveurs ou des cartes graphiques. Les dissipateurs thermiques à flux d'air actif sont souvent utilisés dans des situations où la chaleur doit être dissipée rapidement et efficacement, comme lorsque vous exécutez un programme qui génère beaucoup de chaleur.

Par matériel

Les dissipateurs thermiques fabriqués à partir de différents matériaux ont tendance à fonctionner différemment, il est donc important de savoir quel type de matériau vous utilisez avant d'en acheter un. Voici un aperçu des matériaux les plus populaires utilisés dans les dissipateurs thermiques :

Dissipateurs en aluminium

Aluminium

Il s'agit d'un matériau populaire pour les dissipateurs thermiques car il est léger, durable et relativement peu coûteux. Il n'est pas non plus très conducteur d'électricité, ce qui peut être un atout lorsque vous travaillez avec des composants électriques sensibles. L'inconvénient est que les dissipateurs thermiques en aluminium ont tendance à surchauffer s'ils ne sont pas correctement ventilés et refroidis par des ventilateurs ou d'autres systèmes de circulation d'air.

Radiateur en cuivre

Copper

En raison de sa conductivité thermique élevée et de son excellente dissipation thermique, le cuivre est le matériau le plus populaire pour les dissipateurs thermiques. Les dissipateurs thermiques en cuivre sont généralement fabriqués en extrudant ou en coulant la forme requise, puis en l'usinant aux dimensions précises. Le processus est assez complexe et implique beaucoup de travail à forte intensité de main-d'œuvre. Cela les rend coûteux, mais garantit également que vous obtenez le meilleur produit de qualité.

Par consommation d'eau

Voici les types de radiateurs par utilisation d'eau :

Métal solide

Il s'agit d'un dissipateur thermique constitué d'un bloc de métal massif. Ce bloc peut être moulé d'une seule pièce ou composé de plusieurs pièces soudées entre elles. La surface du métal peut être traitée de différentes manières afin d'améliorer sa capacité de transfert thermique.

Ce type de dissipateur thermique est en métal et peut être utilisé dans des applications industrielles. Il peut également être utilisé dans des environnements commerciaux tels que les centres de données et les salles de serveurs, où de grandes quantités de chaleur doivent être dissipées.

Liquide pompé

Celui-ci utilise un mélange d'eau et de liquide de refroidissement pour évacuer la chaleur du processeur. L'eau absorbe la chaleur et est pompée vers un radiateur où elle est refroidie par un ventilateur ou un flux d'air. Cela réduit la température de l'appareil et lui permet de fonctionner à une température de fonctionnement plus basse.

Cela vous permet d'utiliser une pompe plus grande et plus puissante, et donc de dissiper davantage de chaleur par minute. C'est particulièrement important si vous utilisez des processeurs ou des cartes graphiques haute performance .

L'inconvénient est que les pompes sont bruyantes et nécessitent un entretien, mais si vous recherchez un dissipateur thermique haute performance, cela pourrait être la voie à suivre.

Deux phases

La gestion thermique à deux phases utilise un processus de transfert de chaleur à deux phases dans lequel la condensation d'un fluide de travail est utilisée pour éliminer la chaleur de la source. Dans le dissipateur thermique à deux phases, un matériau à changement de phase est utilisé pour absorber la chaleur de la source. Cela s'est ensuite transformé en une autre phase avec l'application de chaleur, généralement en modifiant sa température ou sa pression. Le changement de phase qui en résulte provoque un changement de volume, ce qui provoque un mouvement de masse qui peut être utilisé pour retirer de l'énergie du système.

Ce type de dissipateur thermique est plus efficace que les autres types car il utilise moins d'énergie pour évacuer la même quantité de chaleur de l'appareil. Il présente également un avantage par rapport aux systèmes refroidis par air car il peut être utilisé dans n'importe quel environnement, même dans des endroits où il n'y a pas assez d'air pour pousser à travers un refroidisseur d'air.

Par processus de fabrication

Il existe différents procédés de fabrication utilisés dans la production de dissipateurs thermiques. Ces processus sont classés en fonction du matériau utilisé pour fabriquer le dissipateur thermique et comprennent :

Dissipateur thermique usiné CNC

CNC usinées

Ces dissipateurs thermiques, à commande numérique, permettent la fabrication de pièces d'une extrême précision, ce qui les rend parfaitement adaptés à leur production. Le processus débute par la conception de la pièce à l'aide d'un logiciel de CAO sur une station de travail informatique. Une fois la conception finalisée et approuvée par le client, elle est envoyée à la machine CNC qui la découpe dans du métal ou d'autres matériaux, conformément aux spécifications du client. Pour les dissipateurs thermiques sur mesure et autres composants métalliques de précision, faire appel à un service d'usinage CNC expérimenté permet aux fabricants d'obtenir des géométries complexes, des tolérances serrées et une qualité constante, du prototype à la production.

Forgé et moulé sous pression

Les dissipateurs thermiques forgés sont fabriqués par un processus qui consiste à chauffer le métal à haute température et à le façonner dans la forme souhaitée. Cela se fait avec un marteau ou une presse. Le résultat est un métal solide et dense qui peut être usiné pour répondre à vos besoins spécifiques.

Les dissipateurs thermiques moulés sous pression sont fabriqués en versant du métal en fusion dans un moule réalisé à partir d'un modèle en cire modelé dans du sable ou de l'uréthane liquide. Le moule est ensuite rempli de métal en fusion et laissé refroidir avant d'être démoulé.

Aileron à glissière

Ces dissipateurs thermiques sont fabriqués par un processus appelé extrusion, dans lequel l'aluminium est fondu puis forcé à travers une filière pour former la forme du dissipateur thermique. L'extrudeuse utilise ensuite la gravité pour tirer l'aluminium extrudé sur toute sa longueur, où il se solidifie en une bande continue. Ce processus crée un effet de refroidissement uniforme sur toutes les ailettes, ainsi qu'une surface lisse à la base de chaque ailette.

Aileron escamoté

Ces dissipateurs thermiques sont fabriqués par un procédé de découpe. Les ailettes sont découpées à l'aide d'une machine à découper, ce qui les rend fines et légères. Les ailettes découpées sont souvent utilisées en milieu industriel, où elles peuvent être fixées à la source de chaleur à l'aide d'un collier de serrage ou de colle époxy.

Aileron collé

Il s'agit d'un type de dissipateur thermique fabriqué en collant des ailettes minces à un dissipateur de chaleur. Le dissipateur de chaleur est en cuivre ou en aluminium et a été extrudé en forme de poutre en I. Les ailettes elles-mêmes peuvent être en aluminium, en cuivre ou en cuivre nickelé.

Les ailettes collées sont populaires auprès des fabricants car elles sont faciles à assembler et peuvent être personnalisées pour répondre aux exigences des clients. Ils sont également légers et ont une conductivité thermique élevée, ce qui les rend également idéaux pour les petits appareils comme les smartphones ou les ordinateurs portables.

Extruded

Il existe différentes méthodes de fabrication des dissipateurs thermiques, mais l'extrusion est sans conteste la plus courante. Ce procédé consiste à prendre un bloc d'aluminium ou de cuivre et à le faire passer de force à travers une filière. On obtient ainsi un tube dont la forme correspond à celle requise pour le dissipateur thermique.

Étapes de fabrication de votre dissipateur thermique DIY

Fabriquer un dissipateur thermique DIY est un excellent moyen d'économiser de l'argent, et c'est aussi un excellent moyen de mettre vos compétences créatives à l'épreuve.

Voici les étapes:

Étape 1 - Préparer le matériel et les outils

La première étape de la fabrication de votre dissipateur thermique DIY consiste à rassembler tous les matériaux et outils dont vous avez besoin. Tu auras besoin de:

Matériau du dissipateur thermique
Gaine thermorétractable
Marteau
Cisailles ou outil grignoteuse
Papier de verre

Étape 2 - Découpez le dissipateur thermique

La deuxième étape de la fabrication de votre dissipateur thermique DIY consiste à découper le dissipateur thermique. C'est la partie où vous devrez faire preuve de créativité. Vous pouvez utiliser une scie ou un outil Nibbler pour découper la forme de votre dissipateur thermique, mais il est essentiel de vous assurer que vous découpez suffisamment de matériau pour que le dissipateur thermique puisse dissiper la chaleur des puces. Vous voulez qu'il puisse aspirer l'air de tous les côtés.

Étape 3 - Ajouter une encoche

Vous voudrez vous assurer que votre encoche est suffisamment grande pour le dissipateur thermique et suffisamment petite pour qu'elle ne dépasse aucun des composants du boîtier. Vous voudrez également vous assurer que vous coupez le long des lignes de la base du dissipateur thermique elle-même par la suite afin de ne pas couper trop loin dans la planche en dessous.

Étape 4 - Aplatir le dissipateur thermique

L'étape suivante consiste à aplatir le dissipateur thermique. Cela le rendra plus efficace et vous permettra de le fixer plus facilement à votre processeur. Pour ce faire, placez simplement le dissipateur thermique face vers le bas sur une surface plane (comme une table ou un bureau), puis utilisez un marteau pour le tapoter doucement jusqu'à ce que vous l'ayez aplati. Assurez-vous de ne pas frapper trop fort, sinon vous endommagerez votre carte mère !

Étape 5 - Assembler les composants

Vous voudrez placer le dissipateur thermique sur votre appareil et le fixer avec les quatre vis fournies avec votre kit de dissipateur thermique. Ensuite, vous voudrez le fixer à votre dissipateur thermique à l'aide de l'une des vis. Si vous avez encore des fils lâches qui traînent, il est maintenant temps de les attacher à leurs ports respectifs sur le PCB que vous fabriquez.

Conclusion

Pour économiser de l'argent ou pour satisfaire la curiosité, la préparation du dissipateur thermique par le bricolage demande un peu de travail, mais cela en vaut la peine. Après cela, vous êtes prêt à partir. Assurez-vous simplement de tout tester afin d'obtenir une lecture précise lorsqu'il s'agit de déterminer la température de votre appareil et de ne pas endommager le dissipateur de chaleur.