Tehnologia Cold Spray în fabricarea radiatorului
Dispozitivele electronice generează căldură în timpul funcționării, ceea ce duce la o scădere a performanței și a fiabilității. Componentele IC cu un consum de energie termică mai mare se bazează de obicei pe radiatoare pentru a conduce căldura și pentru a evita temperaturile de joncțiune care depășesc limita maximă admisă. Instalarea unui radiator pe un cip semiconductor pe bază de siliciu și, în cele din urmă, disiparea căldurii cipului prin aer sau lichid este o metodă comună de răcire pentru dispozitivele electronice. Aceste radiatoare sunt de obicei prelucrate separat folosind materiale de cupru sau aluminiu sau o combinație de materiale de cupru și aluminiu.
Cuprul are o conductivitate termică mai mare decât aluminiul, iar capacitatea sa de disipare a căldurii pe unitate de volum este superioară aluminiului. Excluzând influența greutății și a costului, cuprul este materialul preferat pentru radiatoarele. Materialele din aluminiu au conductivitate termică scăzută, astfel încât radiatoarele din aluminiu nu pot disipa căldura suficient de repede, necesitând o suprafață mai mare și aripioare mai mari. În multe aplicații compacte, în special în sistemele care urmăresc o densitate mare de putere, radiatoarele din aluminiu nu sunt cea mai bună alegere.
Radiatorul de căldură include o bază care vine în contact cu așchiul sursei de căldură, precum și aripioare conectate deasupra bazei prin metode de fabricație precum ștanțare, sudare, extrudare, tăiere dinților și ciobire. Baza intră în contact cu cip, absoarbe căldura de la cip și o conduce către aripioare. Aripioarele încearcă să mărească suprafața cât mai mult posibil, să accelereze eficiența schimbului de căldură a aerului și, în cele din urmă, să ia căldura de la cip. Dispozitivele electronice de mare putere generează adesea căldură rapid pe cipuri. Dacă radiatorul este o bază din aluminiu, viteza de transfer de căldură a bazei poate să nu fie suficientă pentru a difuza rapid căldura la suprafața aripioarelor, ceea ce duce la creșterea rezistenței la căldură și la o performanță de răcire insuficientă a radiatorului.
Întreaga zonă sau parțială a bazei radiatorului din aluminiu poate fi înlocuită cu material de cupru cu o conductivitate termică mai bună pentru a rezolva problema vitezei insuficiente de difuzie a căldurii. Această bază compozită a radiatorului folosește cupru pentru a conduce rapid căldura așchiilor, în timp ce aripioarele sunt încă fabricate din aluminiu, ceea ce poate realiza atât difuzie termică rapidă, cât și rentabilitate.
Tehnologia Cold Spray este un strat de suprafață extrem de inovator și un proces de fabricație aditiv, care poate fi utilizat pentru a conecta cuprul și aluminiul și pentru a depăși problemele legate de lipirea sudării și lipirii. Procesul de pulverizare la rece poate depune particule de pulbere în stare solidă pe suprafața substratului la temperaturi mult sub punctul de topire al materialului, evitând astfel problemele comune cauzate de temperaturile ridicate, cum ar fi oxidarea la temperatură înaltă, stresul termic și micro. transformare de fază. Pulverizarea la rece este o tehnologie de procesare pe bază de pulbere în care particulele de pulbere de dimensiunea micronului sunt accelerate de gazul comprimat supersonic în duză, provocând ciocnirea particulelor de pulbere de mare viteză cu substratul, provocând deformarea plastică și lipirea cu substratul. Procesul CS are un timp de producție mai scurt și permite o selecție flexibilă a construcției de depunere la scară largă sau localizată.
După cum este bine cunoscut, performanța radiatorului este de obicei cuantificată pe baza valorilor rezistenței termice. Rezistența termică este o măsură a temperaturii din partea superioară a radiatorului peste temperatura ambiantă pentru fiecare unitate de putere disipată de radiator. Cu cât valoarea rezistenței termice este mai mică, cu atât temperatura din partea superioară a aripioarelor este mai mică în același mediu de răcire și cu atât performanța de răcire a radiatorului este mai bună. Costul de producție al radiatoarelor compozite cu pulverizare la rece este puțin mai mare decât cel al radiatoarelor din aluminiu, dar greutatea și costul sunt mai mici decât radiatoarele din cupru. Adăugarea unui strat de cupru la un calorifer din aluminiu are un impact direct asupra costurilor de producție, dar avantajul este că va reduce rezistența termică a radiatorului cu 48%.
