เนื่องจากประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ข้อกำหนดในการกระจายความร้อนจึงมีเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบการกระจายความร้อนที่สำคัญ วัสดุของตัวระบายความร้อน ตัวระบายความร้อน ส่งผลโดยตรงต่อผลการกระจายความร้อนและความเสถียรของอุปกรณ์ บทความนี้จะสำรวจวัสดุที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิดสำหรับตัวระบายความร้อนและข้อดีในการใช้งานที่แตกต่างกัน รวมถึงอะลูมิเนียม ทองแดง กราไฟต์ และวัสดุเกิดใหม่
แผงระบายความร้อนอะลูมิเนียม
อลูมิเนียมเป็นหนึ่งในวัสดุระบายความร้อนที่ใช้บ่อยที่สุด มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เนื่องจากมีการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมและต้นทุนต่ำ ตัวระบายความร้อนอะลูมิเนียม มีน้ำหนักเบาและง่ายต่อการแปรรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนต่างๆ เหมาะสำหรับแผงระบายความร้อนของ CPU, แผงระบายความร้อน LED และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไป แผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมผลิตขึ้นโดยกระบวนการอัดขึ้นรูปหรือหล่อ ซึ่งสามารถกระจายความร้อนได้เพียงพอโดยยังคงความเบาของอุปกรณ์ไว้
แผ่นระบายความร้อนทองแดง
ทองแดงมีค่าการนำความร้อนได้ดีกว่าอะลูมิเนียม และเป็นวัสดุระบายความร้อนทั่วไปอีกชนิดหนึ่ง ตัวระบายความร้อนทองแดงมักใช้ในอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงและเกรดอุตสาหกรรม เช่น ตัวระบายความร้อน CPU ระดับไฮเอนด์และ ตัวระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ แม้ว่าทองแดงจะหนักกว่าและมีราคาแพงกว่าอะลูมิเนียม แต่ค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมช่วยให้นำความร้อนออกไปได้ในเวลาอันสั้น ทำให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ยังคงสามารถทำงานได้อย่างเสถียรภายใต้ภาระสูง แผ่นระบายความร้อนด้วยทองแดง มักจะใช้เทคโนโลยีท่อความร้อนเพื่อนำความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการเปลี่ยนเฟสระหว่างของเหลวและก๊าซ
แผ่นระบายความร้อนด้วยกราไฟท์
กราไฟท์เป็นวัสดุระบายความร้อนที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งมีการนำความร้อนและความเบาสูงมาก แผ่นระบายความร้อนด้วยกราไฟท์มักใช้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ เช่น โทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต วัสดุกราไฟท์ไม่เพียงแต่มีค่าการนำความร้อนที่ดีเท่านั้น แต่ยังสามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านโครงสร้างแบบหลายชั้นเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์จะกระจายความร้อนสม่ำเสมอ เนื่องจากความยืดหยุ่นของกราไฟท์ จึงสามารถใช้ในการออกแบบการกระจายความร้อนของรูปทรงพิเศษบางประเภทหรืออุปกรณ์บางเฉียบได้ ทำให้การออกแบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้น
แผ่นระบายความร้อนของวัสดุที่เกิดขึ้นใหม่
ด้วยการพัฒนาด้านวัสดุศาสตร์ วัสดุเกิดใหม่บางชนิดก็เริ่มถูกนำมาใช้ในแผงระบายความร้อนด้วย ตัวอย่างเช่น วัสดุใหม่ เช่น ท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีน ได้กลายเป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับแผงระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากมีการนำความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยม การใช้วัสดุใหม่เหล่านี้ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา แต่คาดว่าจะมอบโซลูชันการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและเบากว่าในอนาคต นอกจากนี้ วัสดุคอมโพสิตบางชนิด เช่น คอมโพสิตเซรามิก ก็เริ่มถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงเพื่อให้ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ทนทานและมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเลือกและการใช้วัสดุแผ่นระบายความร้อน
ฮีทซิงค์ที่ทำจากวัสดุหลากหลายชนิดก็มีข้อดีในตัวเอง การเลือกวัสดุที่เหมาะสมจะต้องพิจารณาตามสถานการณ์การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดของอุปกรณ์
1. เครื่องใช้ไฟฟ้า: สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป เช่น คอมพิวเตอร์ที่บ้านและโคมไฟ LED แผงระบายความร้อนอะลูมิเนียมเป็นตัวเลือกแรกเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ น้ำหนักเบา และการนำความร้อนได้ดี
2. อุปกรณ์ประสิทธิภาพสูง: สำหรับอุปกรณ์ประสิทธิภาพสูงที่ต้องการการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น CPU, GPU และเซิร์ฟเวอร์ระดับไฮเอนด์ ตัวระบายความร้อนแบบทองแดงสามารถให้การกระจายความร้อนที่เสถียรมากขึ้นเนื่องจากการนำความร้อนที่ดีกว่า .
3. อุปกรณ์เคลื่อนที่: สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ เช่น โทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต แผงระบายความร้อนแบบกราไฟท์สามารถกระจายความร้อนได้ดี ขณะเดียวกันก็รับประกันความสามารถในการพกพาอุปกรณ์เนื่องจากมีน้ำหนักเบาและการนำความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
4. สาขาที่กำลังเกิดใหม่: สำหรับอุปกรณ์ไฮเทคและการใช้งานพิเศษบางอย่างในอนาคต แผงระบายความร้อนของวัสดุที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น ท่อนาโนคาร์บอนและแผงระบายความร้อนกราฟีน คาดว่าจะมอบโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและเบากว่า
กล่าวโดยย่อ วัสดุของ แผ่นระบายความร้อน ส่วนใหญ่เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการกระจายความร้อนและพื้นที่การใช้งาน ตั้งแต่อะลูมิเนียมและทองแดงแบบดั้งเดิมไปจนถึงกราไฟท์และวัสดุนาโนที่เกิดขึ้นใหม่ วัสดุแต่ละชนิดมีข้อดีเฉพาะตัว ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องและการเกิดขึ้นของวัสดุใหม่ การเลือกใช้วัสดุหม้อน้ำจะมีความหลากหลายและมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยมอบโซลูชันการกระจายความร้อนที่ดีกว่าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่มั่นคงและการใช้งานในระยะยาว
