হিট সিঙ্ক কী এবং এটি কীভাবে তৈরি করা হয়?

আজকাল এমন কাউকে খুঁজে পাওয়া কঠিন, যিনি কোনো না কোনো বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম ব্যবহার করেন না। এর সমস্ত কৃতিত্ব প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং ডিজিটাল যুগের দিকে পরিবর্তনের। প্রতিটি ইলেকট্রনিক ও বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম কোনো না কোনো বিদ্যুৎ সরবরাহ দ্বারা চালিত একটি সার্কিটে সংযুক্ত থাকে। এর ফলে উপাদানটির অভ্যন্তরে কিছু পরিমাণ তাপ উৎপন্ন হয়।

ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশ তৈরিতে ব্যবহৃত অনেক উপকরণের তাপ নির্গমনের ক্ষমতা অত্যন্ত কম। ফলে, যন্ত্রাংশগুলো উত্তপ্ত হয়ে গেলে সার্কিটটি সময়ের আগেই বিকল হয়ে যেতে পারে অথবা সিস্টেমের কর্মক্ষমতা কমে যেতে পারে।

এইখানেই হিট সিঙ্কের প্রয়োজন হয়। এগুলি বৈদ্যুতিক যন্ত্র থেকে তাপ শোষণ ও নির্গমন করে শীতলীকরণের সুবিধা প্রদান করে। এলইডি লাইটিং, কম্পিউটার বা অন্যান্য ইলেকট্রনিক্সের মতো বৈদ্যুতিক যন্ত্রাংশ ডিজাইন করার সময় হিট সিঙ্ক সবসময়ই একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। এই প্রবন্ধে আমরা হিট সিঙ্ক এবং সেগুলি কীভাবে তৈরি করা হয় সে সম্পর্কে বিস্তারিত আলোচনা করব।

হিট সিঙ্ক কী?

সাধারণত, হিট সিঙ্ক হলো ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশের সাথে সংযুক্ত একটি ডিভাইস বা উপাদান যা অবাঞ্ছিত তাপ অপসারণ করে। যখনই কোনো সিস্টেমে তাপ উৎপন্ন হয়, হিট সিঙ্ক ধীরে ধীরে সেই তাপশক্তিকে দূরে সরিয়ে দেয় এবং সিস্টেমকে অতিরিক্ত গরম হওয়া থেকে রক্ষা করে। সুতরাং, বলা যায় যে হিট সিঙ্ক সার্কিটের উপাদানগুলোকে ঠান্ডা করতে সাহায্য করে। এর ফলে সিস্টেমটি আরও ভালোভাবে, দক্ষতার সাথে এবং দীর্ঘস্থায়ীভাবে চলতে পারে।

হিট সিঙ্ক ফুরিয়ারের তাপীয় সূত্রের উপর ভিত্তি করে কাজ করে। সহজ কথায়, কোনো বস্তুর তাপমাত্রার তারতম্য থাকলে উচ্চ তাপমাত্রার অঞ্চল থেকে নিম্ন তাপমাত্রার অঞ্চলে তাপের স্থানান্তরই হলো এই সূত্র।

তাই, হিট সিঙ্ক ট্রানজিস্টর থেকে বাতাস বা নিম্ন তাপমাত্রার অঞ্চলে তাপ স্থানান্তর করে। পানি বা অন্য কোনো উপযুক্ত মাধ্যমে। এটি প্রথমে পরিবহন এবং তারপর পরিচলনের মাধ্যমে এই কাজটি করে। বাস্তবে, ব্যবহারকারীরা হিট সিঙ্ককে হিট স্প্রেডার বা কুলার বলে উল্লেখ করে থাকেন।

দৈনন্দিন ব্যবহারে বিভিন্ন ধরণের হিট সিঙ্ক রয়েছে। যদিও এই উপাদানগুলো মডেলভেদে দেখতে বেশ আলাদা হয়, তবে বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই এদের মধ্যে কয়েকটি মূল বৈশিষ্ট্য একই থাকে। 

হিট সিঙ্কের প্রয়োগ

পূর্বেই যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, এমন কোনো ইলেকট্রনিক যন্ত্রাংশ নেই বললেই চলে যার সার্কিটে হিট সিঙ্ক ব্যবহার করা হয় না। কম্পিউটারের গুরুত্বপূর্ণ অংশ ঠান্ডা করার ক্ষেত্রে হিট সিঙ্কের একটি সুপরিচিত ব্যবহার রয়েছে। এই ধরনের পিসি যন্ত্রাংশের মধ্যে সিপিইউ এবং জিপিইউ অন্তর্ভুক্ত। এক্ষেত্রে, এতে একটি কুলিং ফ্যান থাকে যা তাপ অপসারণ প্রক্রিয়ায় সাহায্য করে।

তবে, হিট সিঙ্কের অন্যান্য দৈনন্দিন ব্যবহারগুলোর মধ্যে নিম্নলিখিতগুলো অন্তর্ভুক্ত:

·        পাওয়ার ট্রানজিস্টর হিট সিঙ্ক

·        মাদারবোর্ড হিট সিঙ্ক

·        রিলে এবং সলিড-স্টেট হিট সিঙ্ক

·        অভ্যন্তরীণ/বাহ্যিক ল্যাপটপ হিট সিঙ্ক

·        পিসিবি হিট সিঙ্ক

·        অ্যাম্প্লিফায়ারের জন্য হিট সিঙ্ক

·        এইচভিএসি সিস্টেম

·        বিদ্যুৎ কেন্দ্রের জন্য তাপ শোষক

 

হিট সিঙ্ক উপকরণ

হিট সিঙ্ক তৈরিতে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত উপাদানগুলো হলো অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় এবং তামা। উপাদানের নির্বাচন প্রায়শই হিট সিঙ্কের প্রয়োগ, এর উৎপাদন পদ্ধতি, বাজেট এবং উদ্দিষ্ট তাপের তীব্রতার উপর নির্ভর করে।

অ্যালুমিনিয়াম হিট সিঙ্ক

হিট সিঙ্ক তৈরির জন্য অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় সবচেয়ে সাধারণ এবং সাশ্রয়ী ভিত্তি প্রদান করে। অ্যালুমিনিয়াম ১০৫০ একটি অত্যন্ত উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সম্পন্ন অ্যালয়। তবে, এর যান্ত্রিক শক্তি কম। সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত অ্যালয়গুলো হলো অ্যালুমিনিয়াম ৬০৬০, ৬০৬১ এবং ৬০৬৩। যদিও এগুলোর পরিবাহিতা কম, তবে এদের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলো উন্নততর।

অনেক অ্যালুমিনিয়াম হিট সিঙ্ক এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যাতে কিছু পাতলা ধাতব ফিনের মধ্য দিয়ে তাপ উপরে উঠতে পারে। নির্মাতারা প্রায়শই অ্যালুমিনিয়াম হিট সিঙ্ককে এক্সট্রুডেড হিট সিঙ্ক বলে থাকেন। এর কারণ হলো, এগুলো সাধারণত এক্সট্রুশন পদ্ধতিতে তৈরি করা হয়। তবে, সিএনসি মেশিনিং পরিষেবা, স্কিভিং এবং কাস্টিংও এগুলোর উৎপাদনের জন্য ব্যবহারিক পদ্ধতি।

তামার তাপ নিরোধক

হিট সিঙ্কের ক্ষেত্রে তাপ পরিবাহিতা অপরিহার্য – এটিই এর তাপ স্থানান্তরের ভিত্তি। এই কারণেই তামা একটি চমৎকার হিট সিঙ্ক উপাদান – যা উৎকৃষ্ট তাপ পরিবাহিতা প্রদান করে। তামা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে দ্বিগুণ পরিবাহী। এছাড়াও এর আরও বেশ কিছু অতিরিক্ত বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এটিকে মূল্যবান করে তোলে। সেগুলোর মধ্যে রয়েছে ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা, জীবাণু-প্রতিরোধী ক্ষমতা ইত্যাদি।

তবে, তামা ব্যবহারের অসুবিধা হলো এর দাম বেশি। এছাড়াও, অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় একে আকার দেওয়া বেশি কঠিন। নির্মাতারা স্কিভিং বা মিলিং পদ্ধতির মাধ্যমে এক-টুকরো তামার হিট সিঙ্ক তৈরি করেন। যেহেতু তামা কম নমনীয়, তাই এক্সট্রুশন পদ্ধতিতে তামার হিট সিঙ্ক তৈরি করা সহজ নয়।

হিট সিঙ্ক কীভাবে তৈরি করা হয়?

নির্মাতারা কীভাবে হিট সিঙ্ক তৈরি করেন? এর উৎপাদন পদ্ধতি প্রায়শই কিছু বিষয়ের উপর নির্ভর করে। এই বিষয়গুলোর মধ্যে সাধারণত হিট সিঙ্কের উপাদান, এর থেকে প্রাপ্ত প্রত্যাশা, এর উদ্দিষ্ট ব্যবহার, তাপের তীব্রতার মাত্রা ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত থাকে। হিট সিঙ্ক তৈরির ক্ষেত্রে নির্মাতার পছন্দ এবং বাজেটও সাধারণত একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

হিট সিঙ্ক তৈরিতে সাধারণত বিভিন্ন উৎপাদন কৌশল ব্যবহার করা হয়। সবচেয়ে জনপ্রিয় কৌশলগুলো হলো:

এক্সট্রুশন

এই শিল্প প্রক্রিয়ায় একটি স্টিলের ডাইয়ের মধ্য দিয়ে উত্তপ্ত ধাতুকে জোর করে চালনা করা হয়। এটি একটি প্রচলিত প্রক্রিয়া যা বিকৃতির মাধ্যমে অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুর বিভিন্ন অংশ পেতে সাহায্য করে।

 

একটি প্রেস উত্তপ্ত ধাতব বিলেটগুলোকে ঠেলে দেয়। নকশার ধরন, প্রেসের মাত্রা এবং এক্সট্রুডারের ক্ষমতার ওপর নির্ভর করে বিভিন্ন আকৃতি পাওয়া সম্ভব।

হিট সিঙ্ক তৈরির এই পদ্ধতিটি কার্যকর, দ্রুত এবং সাশ্রয়ী। এটি অ্যালুমিনিয়াম ১০৫০-এর মতো নমনীয় উপাদানের জন্যও একটি আদর্শ পদ্ধতি। অনেক ক্ষেত্রে, প্রস্তুতকারকেরা ব্যবহারের আগে এক্সট্রুডেড অ্যালুমিনিয়াম হিট সিঙ্কগুলোকে অ্যানোডাইজ করে থাকেন।

সিএনসি মেশিনিং

সিএনসি মেশিনিং পরিষেবা উচ্চ ফিন রেশিও সম্পন্ন হিট সিঙ্ক তৈরি করতেও সাহায্য করে। এক্ষেত্রে, সিএনসি মেশিন একটি সম্পূর্ণ ধাতব ব্লক থেকে উপাদান কেটে নেয়। সিএনসি মেশিনের কাটিং ডিস্কগুলো এমন ফাঁক তৈরি করে যেখান দিয়ে তাপ বেরিয়ে যায়।

অন্য কিছু প্রয়োগে ভিত্তি থেকে ফিনের উপাদান কাটা এবং বাঁকানো হয়। হিট সিঙ্ক উৎপাদনে সিএনসি মেশিনিং ব্যবহার করলে ডিজাইনারের জন্য যথেষ্ট স্বাধীনতা রেখে জটিল জ্যামিতিক আকার তৈরি করা নিশ্চিত হয়। তবে, এই প্রক্রিয়ার খরচ প্রায়শই এটিকে একটি চ্যালেঞ্জ করে তোলে।

স্কিভিং

ফ্লেয়ার্ড ফিন এবং প্লেট-ফিন হিট সিঙ্ক হলো উপলব্ধ কিছু ধরণের হিট সিঙ্ক। স্কাইভিং একটি জনপ্রিয় পদ্ধতি যা এই ধরণের হিট সিঙ্ক তৈরি করতে সাহায্য করে। এতে ধাতব পদার্থকে পাতলা ফালি করে কাটা হয় – অনেক নির্মাতাই এটিকে স্কার্ফিং বলে থাকেন।

এই পদ্ধতিটি নিশ্চিত করে যে ফিনগুলো এক্সট্রুশনের চেয়ে পাতলা হয়। ফিনগুলো আরও ঘনভাবে বিন্যস্ত থাকে। অধিকন্তু, স্কাইভিং পৃষ্ঠতলে কিছুটা অমসৃণতা প্রদান করে। ফলে, উপাদানটির মোট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল সামান্য বৃদ্ধি পায়।

উপসংহার

হিট সিঙ্ক ইলেকট্রনিক ডিভাইসের একটি অপরিহার্য উপাদান। তাই, আপনার প্রয়োজন অনুযায়ী সেরা ধরনের হিট সিঙ্ক বেছে নেওয়া নিশ্চিত করতে হবে। এছাড়াও, উপাদান নির্বাচন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ফলস্বরূপ, আপনার বাজেট, ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা এবং কাঙ্ক্ষিত তাপ অপসারণের মাত্রা বিবেচনা করা উচিত। সবশেষে, আপনার এক্সট্রুশন বা সিএনসি মেশিনিং পরিষেবার জন্য সর্বদা সেরা মেশিন শপটি বেছে নেওয়া উচিত।