Как применение технологии холодного напыления в производстве радиаторов
Электронные устройства во время работы выделяют тепло, что приводит к снижению производительности и надежности. Компоненты ИС с более высоким энергопотреблением обычно используют радиаторы для отвода тепла и предотвращения превышения температуры перехода максимально допустимого предела. Установка радиатора на полупроводниковый чип на основе кремния и, в конечном итоге, рассеивание тепла чипа через воздух или жидкость является распространенным методом охлаждения электронных устройств. Эти радиаторы обычно обрабатываются отдельно с использованием медных или алюминиевых материалов или комбинации медных и алюминиевых материалов.
Медь имеет более высокую теплопроводность, чем алюминий, а ее способность рассеивать тепло на единицу объема превосходит алюминий. Если исключить влияние веса и стоимости, медь является предпочтительным материалом для радиаторов. Алюминиевые материалы имеют низкую теплопроводность, поэтому алюминиевые радиаторы не могут рассеивать тепло достаточно быстро, поэтому требуется большая площадь поверхности и более высокие ребра. Во многих компактных устройствах, особенно в системах, требующих высокой удельной мощности, алюминиевые радиаторы — не лучший выбор.
Радиатор включает в себя основание, которое контактирует с чипом источника тепла, а также ребра, соединенные над основанием с помощью таких методов производства, как штамповка, сварка, экструзия, нарезание зубьев и скалывание. Основание контактирует с чипом, поглощает тепло от чипа и передает его к ребрам. Ребра стараются максимально увеличить площадь поверхности, повысить эффективность теплообмена воздуха и в конечном итоге отвести тепло от чипа. Мощные электронные устройства часто быстро выделяют тепло на чипах. Если радиатор представляет собой алюминиевое основание, скорость теплопередачи основания может быть недостаточной для быстрого рассеивания тепла к поверхности ребер, что приводит к увеличению термостойкости и недостаточной эффективности охлаждения радиатора.
Всю или частичную площадь алюминиевого основания радиатора можно заменить медным материалом с лучшей теплопроводностью, чтобы решить проблему недостаточной скорости диффузии тепла. В этом композитном основании радиатора используется медь для быстрого отвода тепла чипа, в то время как ребра по-прежнему изготовлены из алюминия, что обеспечивает как быструю термодиффузию, так и экономическую эффективность.
Технология холодного напыления — это инновационный процесс нанесения поверхностного покрытия и аддитивного производства, который можно использовать для соединения меди и алюминия и решения проблем, связанных со сваркой и пайкой. Процесс холодного напыления позволяет осаждать частицы порошка в твердом состоянии на поверхности подложки при температурах, намного ниже точки плавления материала, что позволяет избежать распространенных проблем, вызываемых высокой температурой, таких как высокотемпературное окисление, термическое напряжение и микроразрывы. фазовое превращение. Холодное распыление — это технология обработки порошка, при которой частицы порошка микронного размера ускоряются сверхзвуковым сжатым газом в сопле, в результате чего высокоскоростные частицы порошка сталкиваются с подложкой, вызывая пластическую деформацию и сцепление с подложкой. Процесс CS имеет более короткое время производства и позволяет гибко выбирать крупномасштабные или локализованные конструкции осаждения.
Как известно, производительность радиатора обычно оценивают количественно на основе значений теплового сопротивления. Тепловое сопротивление — это мера температуры в верхней части радиатора выше температуры окружающей среды на каждую единицу мощности, рассеиваемой радиатором. Чем ниже значение теплового сопротивления, тем ниже температура в верхней части ребер в той же охлаждающей среде и тем лучше эффективность охлаждения радиатора. Себестоимость изготовления композитных радиаторов методом холодного напыления немного выше, чем у алюминиевых радиаторов, но вес и стоимость ниже, чем у медных радиаторов. Добавление слоя меди в алюминиевый радиатор напрямую влияет на производственные затраты, но преимущество состоит в том, что это снизит тепловое сопротивление радиатора на 48%.
