Технология микропоточного жидкостного охлаждения 3D-печати
IQ Evolution — профессиональное предприятие, которое разрабатывает и производит сложные геометрические и микроструктурные компоненты на основе технологии 3D-печати металлом. Они сосредоточены на разработке усовершенствованных радиаторов с жидкостным охлаждением, которые обладают высокой эффективностью охлаждения, при этом легкие и небольшие по размеру. Эти радиаторы обычно отдаются приоритету для охлаждения электромобилей и силового электронного оборудования.
Чтобы устранить проблему рассеивания тепла в высокопроизводительных полупроводниковых устройствах, необходимо разработать микрорадиаторы для технологий 3D-печати, например, для охлаждения упаковки TO, охлаждения модулей, охлаждения мощных лазерных диодов и т. д. Эти микротеплоотводы занимают очень мало места. Для борьбы с огромным теплом, выделяемым силовыми полупроводниками, используются стоки с плотностью теплового потока в сотни Вт/см2.
Радиатор из нержавеющей стали для 3D-печати уже поступил в лабораторию разработки электроники, а его эффективность охлаждения и мощность охлаждения впечатляют при применении силовых полупроводников из карбида кремния. Эти компоненты SiC могут передавать очень высокую мощность с эффективностью от 97% до 99%, но они могут быть стабильными и практичными только после устранения ограничения рассеивания тепла, вызванного потерей мощности. На этом этапе надежное рассеивание тепловых потерь определяет работоспособность силовых электронных устройств.
Напечатанный на 3D-принтере микрорадиатор можно надежно и компактно использовать для охлаждения чипа обработки графических данных (SoC) датчиков транспортного средства без значительного расширения корпуса устройства.
Оценка цены радиаторов для 3D-печати требует рассмотрения всего уровня интеграции системы. Обычно за счет принятия более эффективных схем охлаждения можно сократить количество дорогостоящих полупроводниковых приборов, если это позволяет конструкция. Решение IQ Evolution заключается в использовании микрорадиатора с двухсторонней охлаждающей способностью: односторонняя охлаждающая способность составляет 700 Вт, а двусторонняя охлаждающая способность — 1,4 кВт. При использовании модулей Semitop производства Semikron необходимо разместить всего 3 IQ Bigs 53 на 6 модулях, чтобы обеспечить холодопроизводительность, необходимую для мощности 210 кВт. Общий объем системы был значительно уменьшен, а вес уменьшился примерно в 20 раз с примерно 10 килограммов до менее 500 граммов, что делает ее очень выгодной в приложениях, чувствительных к весу.
В соответствии с требованиями решения для изготовления радиаторов в процессе 3D-печати можно использовать различные металлы и металлические сплавы. Требования к термостойкости, теплопроводности, холодопроизводительности, термическому расширению или проводимости определяют выбор материалов радиатора. При необходимости можно использовать специальные сплавы или разработать новые комбинации металлов или изготовить смешанные компоненты, состоящие из нескольких материалов.
