Fabricarea radiatorului compozit cu rezistență termică scăzută/cost redus prin procesul de pulverizare la rece
Echipamentele electronice generează căldură în timpul funcționării, ceea ce duce la scăderea performanței și a fiabilității. Componentele IC cu un consum mare de energie termică folosesc de obicei un radiator pentru a conduce căldura pentru a preveni temperatura de joncțiune să depășească limita maximă admisă.
Instalarea unui radiator pe un cip semiconductor pe bază de siliciu și, în final, disiparea căldurii cipului prin aer sau lichid este o metodă obișnuită de răcire pentru dispozitivele electronice. Aceste calorifere sunt de obicei fabricate numai din cupru sau aluminiu sau o combinație de cupru și aluminiu.
Radiatoarele din cupru sunt scumpe, dar caloriferele din aluminiu au conductivitate termică insuficientă
Conductivitatea termică a cuprului este mai mare decât cea a aluminiului, iar capacitatea de disipare a căldurii pe unitate de volum este mai bună decât cea a aluminiului. Excluzând influența greutății și a costului, cuprul este materialul preferat pentru radiatoarele. Aluminiul are o conductivitate termică scăzută, astfel încât radiatoarele din aluminiu nu pot disipa căldura suficient de repede și necesită o suprafață mai mare și aripioare mai mari. În multe aplicații compacte, în special în urmărirea sistemelor cu densitate mare de putere, radiatoarele din aluminiu nu sunt cea mai bună alegere.
De ce avem nevoie de un radiator compozit cupru-aluminiu?
Radiatorul include o bază care intră în contact cu așchiul sursei de căldură și aripioare conectate deasupra bazei prin metode de fabricație, cum ar fi sudarea prin ștanțare, extrudare, tăiere cu roți dințate și lopată. Baza intră în contact cu cip, absoarbe căldura cipului și o conduce către aripioare. Aripioarele încearcă să mărească suprafața, să accelereze eficiența schimbului de căldură a aerului și, în final, să ia căldura cipului.
Echipamentele electronice de mare putere încălzesc adesea cipul foarte repede. 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 aripioarei, rezultând o creștere a rezistenței termice a radiatorului și la răcire Performanță insuficientă.
Întreaga zonă sau parțială a bazei radiatorului din aluminiu poate fi înlocuită cu un material de cupru cu o conductivitate termică mai bună pentru a rezolva problema vitezei insuficiente de difuzie a căldurii. O astfel de bază compozită a radiatorului folosește cuprul pentru a conduce rapid căldura de la cip, iar aripioarele sunt încă din aluminiu, ceea ce poate realiza atât difuzia rapidă a căldurii, cât și rentabilitatea.
Dezavantajele tehnologiei tradiționale de fabricare a radiatoarelor compozite
Adăugând cupru la baza radiatorului din aluminiu pentru a îmbunătăți conducția căldurii, metodele obișnuite sunt cuprul încorporat și lipit, dar introduc inevitabil câteva noi defecte:
Încorporare de cupru: mai întâi îndepărtați materialul de aluminiu din poziția de încorporare a cuprui de pe bază prin tăierea așchiilor, apoi aplicați material de interfață termică pe partea de jos a zonei de încorporare a cuprui, apoi blocul de cupru este încorporat în matricea de aluminiu a bazei sub o se potrivește strâns și, în final, așchiile sunt din nou lustruite. Se obține o bază încorporată în cupru cu o suprafață netedă și plană. Acest lucru aduce două probleme. Materialul interfeței termice a interfeței cupru-aluminiu aduce rezistență termică suplimentară, interfața mozaic se află într-o nepotrivire de expansiune termică pe termen lung și provoacă slăbiciune, există riscul de scufundare a cuprului încorporat și riscul unei scăderi brusce a performanța radiatorului.
Sudarea cuprului: aluminiul este de obicei folosit pentru lipirea directă a cuprului sau lipirii, iar materialul de cupru este combinat pe bază. Este foarte dificil să legați direct cuprul cu aluminiu, costul procesului este mare, iar beneficiul economic este scăzut; lipirea trebuie să introducă materiale de sudură și există probleme cum ar fi coroziunea interfacială, conductivitate termică inconsistentă a interfeței și dilatare termică nepotrivită.
