Comment fabriquer des blocs d'eau?

Le monde de l'informatique haute performance a évolué bien au-delà du simple refroidissement à l'air.Les amateurs comme les professionnels se tournent vers le refroidissement par liquide pour maintenir la stabilité et la longévitéAu cœur de chaque boucle de refroidissement liquide se trouve le bloc d'eau, un échangeur de chaleur conçu avec précision pour transférer l'énergie thermique d'une matrice en silicium vers un milieu liquide en flux.La fabrication de ces composants nécessite un mélange sophistiqué de la science des matériauxCe guide explore le processus complexe de création de blocs d'eau personnalisés, de la conception initiale au produit fini.

Comprendre les bases du transfert de chaleur

Avant de découper la première pièce de métal, un concepteur doit comprendre le fonctionnement d'un bloc d'eau.L'objectif principal est de maximiser la surface en contact avec le liquide de refroidissement tout en minimisant la restriction du débitCeci est réalisé grâce à une "plaque froide", qui est la base du bloc d'eau qui se trouve directement sur le processeur ou le GPU.

Les blocs d'eau modernes utilisent de minuscules canaux de micro-ailerons, souvent de moins de 0,2 mm de large, pour augmenter la surface.qui accélère le fluide et crée des turbulencesCette turbulence est essentielle parce qu'elle décompose la "couche limite laminaire", un mince film de liquide statique qui agit comme un isolant.En veillant à ce que l'eau se mélange constamment en touchant les nageoires, la chaleur peut être éliminée beaucoup plus efficacement.

Sélection des matériaux: cuivre ou aluminium

Le choix du matériau est peut-être la décision la plus critique dans le processus de fabrication.Le cuivre possède une conductivité thermique d'environ 401 W/mK, ce qui en fait l'un des conducteurs thermiques les plus efficaces disponibles à un prix raisonnable.

Bien que l'aluminium soit plus léger et moins cher, il est rarement utilisé dans les boucles personnalisées haut de gamme en raison de sa faible conductivité thermique (environ 205 W/mK) et, plus important encore, du risque de corrosion galvanique.Lorsque le cuivre et l'aluminium sont présents dans la même boucle liquide, une réaction électrochimique se produit qui finit par dévorer le métal, conduisant à des fuites et à des défaillances de composants.la plupart des fabricants de haute qualité s'en tiennent au cuivre pour la plaque froide et soit le laiton, acétal (POM) ou acrylique (PMMA) pour le boîtier supérieur.

La phase de conception et de prototypage

La fabrication commence dans le domaine numérique. Les ingénieurs utilisent un logiciel de conception assistée par ordinateur (CAD) pour modéliser le bloc.Des simulations de fluidodynamique computationnelle (CFD) sont effectuées pour prédire comment l'eau se déplacera dans les canauxCes simulations permettent d'identifier les "zones mortes" où l'eau pourrait stagner et surchauffer, permettant au concepteur d'affiner la densité des nageoires et la trajectoire du débit avant le début de la production physique.

Une fois la conception finalisée, un prototype est souvent créé. Dans certains cas, cela implique l'impression 3D du boîtier pour vérifier l'ajustement par rapport aux composants de la carte mère tels que les condensateurs et les dissipateurs VRM.Puisque chaque carte mère et GPU PCB a une disposition uniqueLa fabrication "sur mesure" implique souvent la confection du support de montage et de la plaque de base pour éliminer ces obstacles physiques.

Machinerie CNC de précision

La fabrication réelle de la plaque de cuivre à froid se fait presque exclusivement par fraisage CNC (Computer Numerical Control).

1. Face et carré:Une dalle de cuivre brut est montée sur le lit CNC et recouverte pour assurer une surface parfaitement plane.

2. Coupe des canaux:Une broche à grande vitesse utilise des moulins d'extrémité spécialisés - certains aussi petits que 0,1 mm - pour sculpter les micro-canaux dans le cuivre.la chaleur générée peut provoquer le cuivre à "gum up" le bit, donc une lubrification et un refroidissement constants sont nécessaires.

3. La rainure de l' anneau O:Un canal précis est coupé autour du périmètre du bloc. Cette rainure contient un anneau en caoutchouc (généralement EPDM ou Viton) qui empêche le liquide de fuir entre la base et le haut.

4. Finition de la base:Le côté de la plaque froide qui touche le processeur doit être aussi plat que possible.assurer un contact maximal avec le dissipateur de chaleur intégré du processeur (IHS).

Créer le meilleur logement

Alors que la partie inférieure du bloc concerne les performances, la partie supérieure concerne souvent l'esthétique et le routage.

• Pour une utilisation auxiliaire:Transparent, permettant aux utilisateurs de voir le liquide de refroidissement et tout éclairage RVB intégré.

• Acétal (POM):Plastique industriel connu pour sa résistance et sa résistance thermique. Il est opaque (généralement noir ou blanc) et est privilégié par les utilisateurs qui préfèrent un look " furtif " ou qui veulent une durabilité maximale.

• d'une épaisseur n'excédant pas 1 mmCertains blocs ultra-premium utilisent un sommet métallique, ce qui ajoute un poids significatif et une sensation de qualité supérieure, bien qu'il soit plus coûteux à usiner.

Le haut est usiné avec des portes filetées G1/4 ", qui sont la norme de l'industrie pour les raccords de refroidissement liquide.

Traitement de surface: galvanoplastie

Pour éviter que le cuivre ne s'oxyde (ce qui le transforme en brun ou vert terne au fil du temps), la plupart des fabricants appliquent un traitement de surface.

Les plaques de cuivre sont immergées dans un bain chimique où une fine couche de nickel est déposée à la surface par un courant électrique.Cela protège non seulement le cuivre de la corrosion et de la coloration, mais fournit également unCertains fabricants de boutiques proposent également des revêtements en or ou en rhodium pour les constructions de luxe extrême.

Montage et contrôle qualité

La dernière étape de la fabrication est l'assemblage. L'anneau O est placé dans sa rainure, la plaque à jet (généralement un mince morceau d'acier inoxydable) est placée sur les nageoires,et le boîtier supérieur est boulonné à la base.

Le contrôle de la qualité est la partie la plus stressante du processus.Le bloc est scellé et rempli d'air ou d'eau à une pression nettement supérieure à celle qu'il connaîtra dans une boucle PCSi le bloc peut maintenir cette pression pendant un certain temps sans chute, il est considéré comme "à l'épreuve des fuites".

Enfin, les blocs sont nettoyés des huiles d'usinage ou des empreintes digitales, scellés sous vide pour éviter l'oxydation pendant l'expédition et emballés avec du matériel de montage et de la pâte thermique.

L'avenir de la fabrication de blocs d'eau

En ce qui nous concerne, le processus de fabrication commence à incorporer l'impression 3D sur métal (sintration laser directe sur métal).L'impression 3D permet de créer des géométries internes, telles que des canaux internes incurvés ou des hauteurs d'aileron variables, impossibles à créer avec une usine CNC traditionnelle à 3 ou même 5 axes.Cela pourrait conduire à des solutions de refroidissement encore plus efficaces à mesure que les densités des puces continuent d'augmenter.

La fabrication d'un bloc d'eau est un mariage de processus industriels lourds et d'artisanat délicat.C' est la pièce maîtresse de leur machine.En comprenant la complexité de sa création, nous avons pu découvrir la façon dont le système de refroidissement a été conçu.On peut vraiment apprécier l'ingénierie nécessaire pour maintenir notre monde numérique moderne en marche.