Proizvodnja kompozitnog radijatora niske toplotne otpornosti/niske cene kroz proces hladnog prskanja
Elektronska oprema stvara toplinu tokom rada, što dovodi do smanjenja performansi i pouzdanosti. IC komponente s velikom potrošnjom toplinske energije obično koriste hladnjak za vođenje topline kako bi spriječile da temperatura spoja premaši maksimalno dozvoljenu granicu.
Instaliranje hladnjaka na poluprovodnički čip na bazi silikona i konačno odvođenje topline čipa kroz zrak ili tekućinu uobičajena je metoda hlađenja za elektronske uređaje. Ovi radijatori se obično izrađuju samo od bakra ili aluminija, ili od kombinacije bakra i aluminija.
Bakarni radijatori su skupi, ali aluminijumski radijatori nemaju dovoljnu toplotnu provodljivost
Toplotna provodljivost bakra je veća od one u aluminijumu, a kapacitet disipacije toplote po jedinici zapremine je bolji od aluminijuma. Isključujući utjecaj težine i cijene, bakar je poželjni materijal za hladnjake. Aluminijum ima nisku toplotnu provodljivost, tako da aluminijumski radijatori ne mogu dovoljno brzo da rasipaju toplotu i zahtevaju veću površinu i veća rebra. U mnogim kompaktnim aplikacijama, posebno u potrazi za sistemima velike gustine snage, aluminijumski radijatori nisu najbolji izbor.
Zašto nam je potreban kompozitni radijator bakar-aluminijum?
Radijator uključuje bazu koja je u kontaktu sa čipom izvora toplote i peraje povezana iznad baze proizvodnim metodama kao što su štancano zavarivanje, ekstruzija, rezanje zupčanika i lopatanje. Baza dolazi u kontakt sa čipom, apsorbuje toplotu čipa i vodi je do peraja. Rebra pokušavaju povećati površinu, ubrzati efikasnost izmjene topline zraka i konačno oduzeti toplinu čipa.
Elektronska oprema velike snage često vrlo brzo zagrijava čip. Ako je hladnjak aluminijska baza, brzina prijenosa topline baze možda neće biti dovoljna da brzo rasprši toplinu na površinu rebra, što rezultira povećanjem toplinskog otpora hladnjaka i hlađenjem Nedovoljne performanse.
Celokupna ili delimična površina aluminijumske osnove radijatora može se zameniti bakrenim materijalom bolje toplotne provodljivosti kako bi se rešio problem nedovoljne brzine difuzije toplote. Takva kompozitna baza hladnjaka koristi bakar za brzo odvođenje topline iz čipa, a rebra su još uvijek aluminijska, što može postići i brzu difuziju topline i ekonomičnost.
Nedostaci tradicionalne tehnologije za proizvodnju kompozitnih radijatora
Dodavanje bakra u aluminijsku bazu radijatora radi poboljšanja provodljivosti topline, uobičajene metode su bakar ugrađen i lemljen bakar, ali neminovno unose neke nove nedostatke:
Ugradnja bakra: prvo uklonite aluminijumski materijal na poziciji za ugradnju bakra na bazi rezanjem strugotina, a zatim nanesite termalni materijal sučelja na dno površine za ugradnju bakra, zatim se bakarni blok ugrađuje u aluminijsku matricu baze ispod čvrsto prianja, i konačno se strugotine ponovo poliraju. Dobija se bakreno ugrađeno postolje sa glatkom i ravnom površinom. Ovo dovodi do dva problema. Materijal termičkog sučelja na sučelju bakar-aluminij donosi dodatnu toplinsku otpornost, sučelje mozaika je u dugotrajnoj neusklađenosti toplinske ekspanzije i uzrokuje labavost, postoji opasnost od potonuća ugrađenog bakra i rizik od oštrog pada performanse hladnjaka.
Zavarivanje bakra: Aluminijum se obično koristi za direktno spajanje bakra ili lemljenje, a bakarni materijal se kombinuje na bazi. Veoma je teško direktno povezati bakar sa aluminijumom, troškovi procesa su visoki, a ekonomska korist niska; lemljenje mora uvesti materijale za zavarivanje, a postoje problemi kao što su međufazna korozija, nedosljedna toplinska provodljivost međufaznog sloja i neusklađena toplinska ekspanzija.
