Kako se tehnologija Cold Spray primjenjuje u proizvodnji hladnjaka

Elektronski uređaji stvaraju toplinu tokom rada, što dovodi do smanjenja performansi i pouzdanosti. IC komponente sa većom potrošnjom toplotne energije obično se oslanjaju na hladnjake da provode toplotu i izbegavaju da temperature spoja prelaze maksimalno dozvoljenu granicu. Instaliranje hladnjaka na poluprovodnički čip baziran na silikonu i konačno odvođenje topline čipa kroz zrak ili tekućinu uobičajena je metoda hlađenja za elektronske uređaje. Ovi radijatori se obično obrađuju zasebno koristeći bakrene ili aluminijske materijale, ili kombinaciju bakra i aluminija.

 

 

Bakar ima veću toplotnu provodljivost od aluminijuma, a njegov kapacitet odvođenja toplote po jedinici zapremine je bolji od aluminijuma. Isključujući utjecaj težine i cijene, bakar je poželjniji materijal za hladnjake. Aluminijski materijali imaju nisku toplinsku provodljivost, tako da aluminijski radijatori ne mogu dovoljno brzo raspršiti toplinu, što zahtijeva veću površinu i veća rebra. U mnogim kompaktnim aplikacijama, posebno u sistemima koji teže visokoj gustoći snage, aluminijumski radijatori nisu najbolji izbor.

 

 

Hladnjak uključuje bazu koja dolazi u kontakt sa čipom izvora topline, kao i peraja povezana iznad baze kroz proizvodne metode kao što su štancanje, zavarivanje, ekstruzija, rezanje zuba i struganje. Baza dolazi u kontakt sa čipom, apsorbuje toplotu iz čipa i vodi je do peraja. Rebra pokušavaju da povećaju površinu što je više moguće, ubrzaju efikasnost razmene toplote vazduha i na kraju oduzmu toplotu od čipa. Elektronski uređaji velike snage često brzo stvaraju toplinu na čipovima. Ako je hladnjak aluminijska baza, brzina prijenosa topline baze možda neće biti dovoljna da brzo rasprši toplinu na površinu rebara, što rezultira povećanom otpornošću na toplinu i nedovoljnim performansama hlađenja hladnjaka.
Cijela ili djelomična površina aluminijske baze radijatora može se zamijeniti bakrenim materijalom bolje toplinske provodljivosti kako bi se riješio problem nedovoljne brzine difuzije topline. Ova kompozitna baza hladnjaka koristi bakar za brzo vođenje topline čipa, dok su rebra još uvijek napravljena od aluminija, što može postići i brzu toplinsku difuziju i ekonomičnost.

 

 

Tehnologija hladnog raspršivanja je visoko inovativan proces nanošenja površinskih premaza i aditiva koji se može koristiti za povezivanje bakra i aluminija i prevazilaženje problema vezanih za zavarivanje i lemljenje. Proces hladnog prskanja može taložiti čestice praha u čvrstom stanju na površinu podloge na temperaturama daleko ispod tačke topljenja materijala, čime se izbjegavaju uobičajeni problemi uzrokovani visokim temperaturama, kao što su oksidacija pri visokim temperaturama, termički stres i mikro fazna transformacija. Hladno raspršivanje je tehnologija obrade na bazi praha gdje se čestice praha mikronske veličine ubrzavaju nadzvučnim komprimiranim plinom u mlaznici, uzrokujući sudaranje čestica praha velike brzine s podlogom, uzrokujući plastičnu deformaciju i spajanje sa podlogom. CS proces ima kraće vrijeme proizvodnje i omogućava fleksibilan izbor velikih ili lokaliziranih konstrukcija taloženja.

 

 

Kao što je dobro poznato, performanse hladnjaka se obično kvantificiraju na osnovu vrijednosti termičke otpornosti. Toplotni otpor je mjera temperature na vrhu radijatora iznad temperature okoline za svaku jedinicu snage koju raspršuje radijator. Što je niža vrednost toplotnog otpora, to je niža temperatura na vrhu rebara u istom okruženju za hlađenje, i to je bolje performanse hlađenja radijatora. Troškovi proizvodnje kompozitnih radijatora za proizvodnju hladnog spreja nešto su veći od aluminijskih radijatora, ali su težina i cijena niži od bakrenih radijatora. Dodavanje sloja bakra u aluminijumski radijator ima direktan uticaj na troškove proizvodnje, ali je prednost što će smanjiti toplotnu otpornost radijatora za 48%.