هیت سینک‌ یا خنک‌کننده‌ها، قطعات حیاتی در دستگاه‌های الکترونیکی هستند که برای کاهش گرمای تولیدی قطعات استفاده می‌شوند؛ اما روش عملکرد هیت سینک چیست؟ با افزایش استفاده از تجهیزات الکترونیکی و نیاز به بهبود عملکرد و افزایش عمر مفید آن‌ها، اهمیت هیت سینک‌ها بیشتر شده است. این قطعات با جذب و دفع تدریجی حرارت تولید شده توسط قطعات، از افزایش دما و آسیب آن‌ها جلوگیری می‌کنند.

انتخاب از میان انواع هیت سینک بر اساس توان حرارتی و جریان مصرفی قطعه الکترونیکی  صورت می‌گیرد که نشان‌دهنده حداکثر میزان گرمای تولیدی قطعه است. همچنین عوامل دیگری نظیر فضای موجود برای نصب، نوع طراحی و مدل هیت سینک و نیاز به هیت سینک‌های فعال یا غیر فعال در انتخاب اهمیت دارند. در این مقاله، به معرفی هیت سینک و اهمیت آن در دستگاه‌های الکترونیکی می‌پردازیم تا اطلاعات بیشتری از این موضوع به دست آورید که هیت سینک چیست؟

هیت سینک یا رادیاتور خنک کننده چیست؟

در ابتدا قصد داریم تا توضیح دهیم که هیت سینک چیست؟ هیت سینک، به عنوان خنک‌کننده یا گرماگیر نیز شناخته می‌شود. این وسیله برای کاهش گرمای تولیدی در تجهیزات مختلف به کار می‌رود. به ویژه در وسایل الکترونیکی که قطعات حساس به گرما دارند، استفاده از هیت سینک بسیار رایج است. وظیفه این قطعه را به صورت جذب حرارت تولید شده و دفع تدریجی آن بیان می‌کنند. در بردهای الکترونیکی، اگر دما از حد تعیین شده در دیتا شیت فراتر رود، ممکن است به قطعات آسیب برساند یا آن‌ها را بسوزاند. تولیدکنندگان برای افزایش طول عمر و بهبود عملکرد محصولات خود، از هیت سینک بهره می‌برند.

ابعاد، شکل، جنس و ساختار هیت سینک‌ها با توجه به میزان گرمای تولید شده توسط قطعات الکترونیکی تغییر می‌کنند. هدف استفاده از انواع هیت سینک، بهبود عملکرد و افزایش طول عمر مفید قطعات است تا عملکردی بهتر، کارآمدتر، ماندگاری و دوام بیشتری را به دست آورید.

نحوه عملکرد هیت سینک

کنترل گرمای وارد شده به انواع قطعات الکترونیکی امری ضروری است تا جلوی آسیبی مانند نقص عملکرد کلی سیستم، آتش‌سوزی، انفجار و آسیب‌دیدگی به آن‌ها را بگیرید؛ به همین دلیل افراد بسیاری از هیت سینک برای دفع گرما استفاده می‌کنند. این قطعه در هنگام عبور جریان از قطعات الکتریکی، گرمای تولید شده را جذب کرده و به تدریج دفع می‌کند که این کار مانع از افزایش دمای مخرب می‌شود. برای کاهش گرمای وارده بر یک قطعه الکترونیکی، معمولاً مقاومت‌های مختلفی در مسیر آن قرار می‌دهند. هیت سینک با استفاده از این تکنیک و ویژگی‌های پایداری مناسب، جایگزین مناسبی برای مقاومت‌ها است و به خوبی از گرمای وارد شده به محصول جلوگیری می‌کند.

برای آن که هیت سینک بتواند عمل خنک‌کنندگی را به خوبی انجام دهد، نیاز به برقراری اتصال مناسب خواهد داشت تا گرمای اضافی تولید شده را از منبع دریافت کرده و با جذب به بدنه خود، آن را رفته رفته تخلیه سازد.
از آنجایی که هوا رسانای ضعیف گرماست و وجود آن بین هیت سینک و قطعه الکترونیکی باعث عدم انتقال درست گرما و عملکرد ضعیف سیستم خنک کننده می شود، لازم است محل اتصال را با خمیر سیلیکون یا پد حرارتی پر کرده تا تمام خلل و فرج روی سطح هیت سینک پر شود.

کاربرد هیت سینک یا رادیاتور خنک کننده چیست؟

با درک بهتر این قطعه، باید بدانید که کاربرد هیت سینک چیست؟ هیت سینک‌ها در بسیاری از دستگاه‌ها، سیستم‌ها یا فرایندهایی مثل فرایند مکانیکی، سوختی، الکترونیکی، سایشی، شیمیایی، خورشیدی یا هسته‌‌ای که در حین کار گرما تولید می‌کنند، به کار می‌روند:

• در چراغ‌های LED پاور و LED نواری
• در آمپلی‌فایرها و مدارهای صوتی
• در بردهای مختلف مانند برد ماشین لباسشویی و برد یخچال
• در مدارها و قطعات رباتیک
• در فن‌های CPU و مادربردهای کامپیوتر
• هیت سینک‌های داخلی و خارجی لپ تاپ
• برای ترانزیستورهای قدرت، ‌‌‌تریستورها، دیودها، IGBT‌ و POWER MOSFET‌
• برای خنک کردن رله های SSR ، سافت استارتر ها و …
• در تابلو های برق
• در مدارهای چاپی و PCB

انتقال گرما در هیت سینک (Heat sink) به چه صورت است؟

با اینکه هیت سینک وظیفه دفع حرارت را بر عهده دارد، اما برای تأثیرگذاری بیشتر و بهره بردن از بالاترین میزان خنک‌کنندگی، آن را با انواع فن‌ها نیز به کار می‌برند. با افزایش گرمای دستگاه، باید هیت سینک بزرگ‌تر با پره‌های بیشتری را نصب کنید. هیت سینک که در وسایل الکترونیکی با قطعات حساس به افزایش دما، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد، گرمای تولید شده توسط قطعه مورد نظر را به تدریج و با داشتن اتصال مناسب با منبع گرما جذب و دفع کرده و به این ترتیب مانع از افزایش دما و سوختن قطعات می‌شود.

انواع هیت سینک از نظر جنس

هیت سینک‌ها در انواع مختلفی از نظر جنس ساخته می‌شوند که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. در ادامه به انواع هیت سینک‌ها از نظر جنس اشاره می‌کنیم:

• جنس آلومینیوم: فلزی سبک و ارزان و دارای رسانش حرارتی خوب برای استفاده در هیت سینک است.
• جنس مس: ماده‌‌ای با رسانش حرارتی بسیار بالا و خواص حرارتی عالی بوده که برای کاربردهایی با توان بالا و خنک کردن موثرتر به کار می‌رود. مس از آلومینیوم سنگین‌تر بوده و هیت سینک‌های آن را معمولاً در محیط‌های صنعتی و مخابراتی استفاده می‌کنند.
• جنس آهن چدن: چدن یک ماده جامد با ساختار مشبک و چربی بوده که هیت سینک‌های آن در کاربردهایی با نیاز به پایداری حرارتی و استحکام بالا مناسب است.
• جنس آلیاژهای فلزی: آلیاژهای مختلف فلزی مانند آلومینیوم مس را نیز برای هیت سینک به کار می‌گیرند که خصوصیات رسانش حرارتی، وزن و قدرت ساخت دارند.

انواع هیت سینک از نظر ظاهر

هیت سینک‌ها با توجه به نوع برد و قطعات مورد استفاده، در اشکال مختلفی طراحی می‌شوند تا فضای کمتری اشغال کنند و به راحتی بر روی برد نصب شوند:

• مدل خورشیدی
• مدل پروانه‌ای
• مدل تیغه‌دار
• مدل گوزنی
• مدل سوله‌ای
• مدل شانه‌ای
• مدل ناودانی
• مدل خطی

انواع هیت سینک براساس جریان هوا

روش دیگری که می‌توان به کمک آن انواع هیت سینک‌ را دسته‌بندی کرد، بر اساس جریان هوا است. از این نظر هیت سینک‌ها، دسته‌هایی چون فعال، غیرفعال و هیبریدی را شامل می‌شوند:

• هیت سینک فعال: هیت سینک فعال از هوای متحرک (forced air)، فن یا دمنده برای افزایش جریان هوا و انتقال گرما کمک می‌گیرد که باعث دفع بهتر و کارآمد‌‌‌تر حرارت می‌شود، اما همین فن نیاز به برق داشته و در مواردی نویز تولید می‌کند.
• هیت سینک غیرفعال: مدل غیرفعال، با روش تبادل حرارت طبیعی بین هیت سینک و محیط اطراف، بدون استفاده از برق اضافی یا قطعات کنترلی کار می‌کند. نبود قطعات متحرک، اعتماد به آن را بالاتر برده، اما عملکرد ضعیف‌تری نسبت به مدل فعال دارد.
• هیت سینک هیبریدی: این مدل با ترکیب ویژگی‌های هیت سینک فعال و غیرفعال، قابلیت تنظیم عملکرد با توجه به نیاز حرارتی سیستم را دارد. این هیت سینک با داغ شدن سیستم، از مکانیسم‌های فعال برای افزایش خنک‌کنندگی و در وضعیت خنک‌تر، به عنوان هیت سینک غیرفعال به کار خود ادامه می‌دهد.

انواع هیت سینک براساس روش تولید

همچنین با توجه به وجود روش‌های مختلف برای ساخت هیت سینک، می‌توان آن‌ها را به شرح زیر دسته‌بندی کرد:

• ماشینکاری CNC
• فورجینگ
• ریخته‌گری دایکاست
• اکستروژن

روش ساخت و استفاده از هیت سینک چگونه است؟

در روش‌های ابتدایی برای ساخت هیت سینک، فقط ویژگی دفع حرارتی فلز مورد استفاده قرار می‌گرفت و از کانال‌های هوایی یا آبی برای خنک کردن هیت سینک خبری نبود؛ اما با پیشرفت صنعت، امروزه از روش‌های مدرن‌تری برای ساخت پروفیل‌های مختلف، شامل دایکاست و اکستروژن استفاده می‌شود:

• در روش دایکاست، یک قالب دقیق و طبق نقشه مورد نیاز برای هیت سینک ساخته می‌شود که با ذوب فلز آلومینیوم، آن را با فشار پمپ‌ها یا پرس‌های هیدرولیکی، داخل قالب می‌ریزند.
• در روش اکسترود (Extrude) فلز آلومینیوم با نیروی هیدرولیکی به داخل قالب فشار داده می‌شود و به عنوان محصولات اکسترودی با شکل‌های مختلف آن را از قالب خارج می‌کنند. بیلت ابتدا توسط کوره تا دمای تقریبی 450 درجه سانتی‌گراد (بین 426 تا 496 درجه سانتی‌گراد) گرما دیده و ذوب می‌شود و در نهایت با فشار به داخل قالب انتقال یافته تا به شکل مورد نظر در‌آید. پرس‌های اکستروژن را در اندازه‌های معینی، با توجه به اندازه بیلت که باید اکسترود شود می‌سازند.
• توجه داشته باشید که در صورت نیاز به اتصال هیت سینک به انواع مختلف رله‌ها و وجود فن برای خنک کردن بیشتر، باید ابعاد سطح تماس هیت سینک را با قطعه به درستی محاسبه کرد. وجود فضای مناسب جهت اتصال فن روی هیت سینک و محل پیچ شدن نیز روی سطح مقطع هیت سینک ضروری بوده تا دشواری‌ها و مشکلات استفاده از آن را کاهش دهد.
• در انتخاب هیت سینک، بهتر است از مشاهده نمودار حرارتی، مطابق با داده‌های قطعات الکترونیکی خود کمک بگیرید. البته نمودارهای حرارتی دقیق و قابل اعتماد هیت سینک‌ها در منابع آنلاین زیاد در دسترس نیستند. شما می‌توانید با استخراج توان قابل تحمل تلفات قطعات از کاتالوگ آن‌ها و کمک‌گیری از نرم‌افزار GSH، توان تلفاتی هیت سینک را محاسبه کرده و با یک ضریب اطمینان 20 درصدی آن را به کار ببرید.
• پروفیل‌های هیت سینک در شکل‌های مختلف و سایزهای بزرگ تولید و نگهداری می‌شوند که با توجه به نیاز مشتری، می‌توان آن‌ها را برش زد. سپس هیت سینک را برای نصب قطعات، با سوراخ‌کاری و قلاویزکاری روی سطح و دیواره آن، آماده می‌کنند. صاف و صیقلی بودن سطح تماس هیت سینک و منبع حرارت برای انتقال بهتر حرارت بسیار مهم است و در غیر این صورت، موجب افزایش دما، آسیب به قطعه و کاهش عمر مفید آن می‌شود. همچنین می‌توان از خمیر سیلیکون برای تبادل بهتر حرارت بین هیت سینک و منبع حرارت به عنوان واسطه کمک گرفت.
• بهتر است تا سطح هیت سینک را برای رسیدن به بهترین وضعیت تبادل حرارت بین آن و منبع حرارت، کف‌تراشی کرده و با دستگاه‌های مخصوص چند مرحله سمباده‌کاری کنند تا در مرحله نهایی با دستگاه پرداخت، سطحی آیینه‌ای به وجود آید.

نکات مهم خرید هیت سینک

انتخاب هیت سینک مناسب باید با توجه به نوع فعالیت، نیازهای سیستم، هدف استفاده و نکات دیگر انجام شود؛ اما نکات مهم در انتخاب هیت سینک چیست؟ فاکتورهای زیر در رسیدن به انتخاب بهتر به شما یاری می‌رسانند:

• توان طراحی حرارتی (TDP): توان طراحی حرارتی یا TDP مشخص می‌کند که قطعه الکترونیکی، مانند CPU یا GPU، چه مقدار گرما بر حسب وات تولید می‌کند.
• میزان خنک‌کنندگی مورد نیاز: این امر به شما کمک می‌کند تا هیت سینک مناسبی را به کار بگیرید که بتواند حرارت را به طور موثری دفع کند.
• فضای موجود برای نصب هیت سینک: از آنجایی که هیت سینک‌ها در سایزهای مختلف، از ماژول‌های کوچک تا بزرگ در دسترس هستند، در نظر بگیرید که چه میزان فضا برای نصب هیت سینک نیاز است.
• طراحی و مدل هیت سینک: بسته به نوع سیستم خود، بهترین نوع طراحی یا مدل هیت سینک را انتخاب کنید.
• هیت سینک‌های فعال یا غیر فعال: تصمیم بگیرید که به دنبال چه نوع هیت سینک‌ (فعال یا غیر فعال) هستید.
• بودجه: بودجه تعیین شده برای خرید هیت سینک نیز بسیار مهم است. هیت سینک‌ها با توجه به ویژگی‌ها و عملکردشان، در قیمت‌های مختلفی عرضه می‌شوند.

دلایل فنی استفاده از هیت سینک (رادیاتور خنک کننده) گلداستار کره

عبور جریات از قطعات الکترونیکی نظیر دیود، تریستور، ترانزیستور، رله الکترونیکی (SSR) و… تولید گرمای مخرب می کند؛ در صورتی که این حرارت تولیدی به طور مناسب و مستمر دفع نشود، عمر مفید قطعات کاهش یافته و حتی در مواردی موجب سوختن می شود.
جهت خنک سازی موثر و کارامد قطعات الکترونیکی از هیت سینک (رادیاتور خنک کننده) گلداستار استفاده می شود

مشخصات فنی هیت سینک (رادیاتور خنک کننده) گلداستار:

• ساختار کلیه هیت سینک های گلداستار از آلومینیوم و آلیاژهای روی، منیزیم، مس و سیلیسیم است.
• هیت سینک های گلداستار با چگالی کم، دمای ذوب بالا، عدم جذب رطوبت و غیر مغناطیسی بودن باعث جلوگیری از ایجاد ترک، منقبض و منبسط شدن و در نتیجه استحکام بالا می شود.
• آنادایز یکپارچه و طلایی رنگ هیت سینک های گلد استار، موجب افزایش رسانایی حرارتی و جلوگیری از خوردگی و اکسید شدن می شود و در مقابل اشعه ماورای بنفش به هیچ گونه پوشششی نیاز ندارند.
• هیت سینک های گلداستار متناسب با جریان (A) هر قطعه، در ابعاد و اشکال متنوع  (بنابر ضخامت محل نصب قطعه، تعداد و فاصله پره ها) محاسبه، طراحی و تولید شده اند.
• جهت افزایش عبور جریان هوا برای خنک کاری هرچه بهتر پره ها به منظور بالا بردن امنیت قطعات، امکان نصب فن مناسب کنار هیت سینک های گلداستار وجود دارد.
• امکان نصب هیت سینک های گلداستار توسط پیچ روی بدنه تابلو و یا با پایه ریلی روی ریل مینیاتوری استاندارد (35mm) وجود دارد.
• جهت دفع حرارتی بهتر، پره های هیت سینک های گلداستار به صورت افقی، عمودی و شیاردار محاسبه، طراحی و تولید شده اند.
• سطح صاف و صیقلی روی هیت سینک ها (محل نصب قطعه) موجب حذف هرچه بیشتر فاصله هوایی بین قطعه الکترونیکی و هیت سینک گلد استار می شود که باعث انتقال هر چه بهتر حرارت می گردد.

نحوه آنادایز / آنادایز هیت سینک (رادیاتور خنک کننده) گلد استار:

ابتدا اسید فسفریک به عنوان یک الکترولیت موجب تخلخل آلومینیوم می شود، در ادامه جریان الکتریکی به آن اعمال شده و روی یک پوشش اکسیدی- آندی سیل شده به ضخامت 1 تا 4 میلی متر ایجاد می کند، سپس جهت بررسی کیفیت کار، آلومینیوم در حمام اسید کرومیک قرار گرفته و در نهایت انادایز هیت سینک به پایان می رسد.

شایان ذکر است آنادایزینگ مناسب می تواند به نحو بسیار مطلوبی جذب و دفع حرارت تا حدود 230 درجه سانتی گراد را افزایش دهد.

خرید انواع هیت سینک (Heat sink) از فروشگاه آنلاین ساواالکتریک

تا به اینجا با این مفهوم آشنا شدید که هیت سینک چیست؟ در صورتی که به دنبال تهیه هیت سینک با کیفیت و مطابق با نیازهای خود هستید،‌‌‌ می‌توانید آن را از ساواالکتریک خریداری کنید. این شرکت از تخصص و تجربه بالایی در زمینه فنی برخوردار است و می‌تواند بهترین مشاوره و خدمات را ارائه دهد. امکان مشاوره رایگان با افراد مجرب حاضر در ساواالکتریک، بهترین انتخاب را از میان انواع هیت سینک برای شما فراهم می‌آورد. همچنین قیمت انواعی از محصولات موجود در ساواالکتریک، به بهترین نحو تنظیم شده تا بتوانید به راحتی بنا بر نیاز خود آن‌ها را خریداری کنید.

جمع بندی

در این مطلب، با این موضوع آشنا شدید که هیت سینک چیست؟ هیت سینک‌ها وظیفه دارند تا گرمای تولیدی قطعات را کاهش دهند و از آسیب به آن‌ها جلوگیری کنند. این قطعه به وسیله برقراری تماس با منبع حرارت، گرما را جذب کرده تا به تدریج دفع شود. شما‌‌‌ می‌توانید انواع هیت سینک (رادیاتور خنک کننده) را با توجه به شرایط سیستم، فضا، نیاز و هدف، از میان دسته‌بندی‌هایی چون جنس، ظاهر، روش تولید و جریان هوا انتخاب کنید و در سیستم‌های خود به کار ببرید. با درک بهتر شیوه عملکرد قطعه و بررسی نکات خرید، می‌توان به بهترین گزینه برای نیازهای خاص دست یافت و عملکرد و عمر مفید دستگاه الکترونیکی را بهبود بخشید.

سوالات متداول

• هیت سینک چیست؟

هیت سینک یک دستگاه خنک کننده است که برای انتقال حرارت از قطعات الکترونیکی و دیگر مولفه‌های گرمایی استفاده می‌شود.

• انواع هیت سینک از نظر جنس کدامند؟

هیت سینک‌ها در انواع مختلفی مانند آلومینیومی، مس، آهن چدن و آلیاژهای فلزی موجود هستند که‌‌‌ می‌توان از میان آن‌‌‌‌ها انتخاب کرد.

• آیا هیت سینک‌ها نیاز به نصب فن دارند؟

هیت سینک‌های فعال، به فن نیاز دارند تا حرارت را به شیوه موثری‌تری از قطعه به بیرون منتقل کنند؛ اما هیت سینک‌های غیر فعال بدون فن عمل می‌کنند. مدل هیبریدی نیز ترکیبی از این دو است.