Výroba kompozitného radiátora s nízkym tepelným odporom a nízkymi nákladmi pomocou procesu striekania za studena
Elektronické zariadenia počas prevádzky generujú teplo, čo vedie k zníženiu výkonu a spoľahlivosti. Komponenty IC s veľkou tepelnou spotrebou energie zvyčajne používajú chladič na vedenie tepla, aby sa zabránilo prekročeniu maximálnej prípustnej hranice teploty spoja.
Inštalácia chladiča na polovodičový čip na báze kremíka a nakoniec rozptýlenie tepla čipu vzduchom alebo kvapalinou je bežnou metódou chladenia elektronických zariadení. Tieto radiátory sú zvyčajne vyrobené zo samotnej medi alebo hliníka, prípadne z kombinácie medi a hliníka.
Medené radiátory sú drahé, ale hliníkové majú nedostatočnú tepelnú vodivosť
Tepelná vodivosť medi je väčšia ako u hliníka a kapacita odvádzania tepla na jednotku objemu je lepšia ako u hliníka. S vylúčením vplyvu hmotnosti a ceny je meď preferovaným materiálom pre chladiče. Hliník má nízku tepelnú vodivosť, takže hliníkové radiátory nedokážu odvádzať teplo dostatočne rýchlo a vyžadujú väčšiu plochu a vyššie rebrá. V mnohých kompaktných aplikáciách, najmä pri hľadaní systémov s vysokou hustotou výkonu, nie sú hliníkové radiátory najlepšou voľbou.
Prečo potrebujeme medeno-hliníkový kompozitný radiátor?
Radiátor obsahuje základňu, ktorá je v kontakte s čipom zdroja tepla, a rebrá spojené nad základňou výrobnými metódami, ako je lisovacie zváranie, extrúzia, rezanie ozubených kolies a lopatou. Základňa sa dotýka čipu, absorbuje teplo čipu a odvádza ho do rebier. Rebrá sa snažia zväčšiť povrch, urýchliť účinnosť výmeny tepla vzduchu a nakoniec odobrať teplo čipu.
Vysokovýkonné elektronické zariadenia často veľmi rýchlo zahrievajú čip. Ak je chladič hliníková základňa, rýchlosť prenosu tepla základne nemusí stačiť na rýchle rozptýlenie tepla na povrch rebra, čo má za následok zvýšenie tepelného odporu chladiča a chladenie Nedostatočný výkon.
Celá alebo čiastočná plocha hliníkovej základne radiátora môže byť nahradená medeným materiálom s lepšou tepelnou vodivosťou, aby sa vyriešil problém nedostatočnej rýchlosti difúzie tepla. Takáto kompozitná základňa chladiča využíva meď na rýchle vedenie tepla z čipu a rebrá sú stále hliníkové, čo môže dosiahnuť rýchlu difúziu tepla a nákladovú efektívnosť.
Nevýhody tradičnej technológie výroby kompozitných radiátorov
Pridanie medi do hliníkovej základne radiátora na zlepšenie vedenia tepla, zvyčajnými metódami sú medená vložená a spájkovaná meď, ale nevyhnutne prinášajú niektoré nové chyby:
Medené zaliatie: najprv odstráňte hliníkový materiál v medenej zapustenej polohe na základni odrezaním triesok a potom naneste materiál tepelného rozhrania na spodnú časť medenej zalievacej oblasti, potom sa medený blok vloží do hliníkovej matrice podstavca pod pevné uloženie a nakoniec sa triesky opäť vyleštia. Získa sa medená základňa s hladkým a rovným povrchom. To prináša dva problémy. Materiál tepelného rozhrania rozhrania meď-hliník prináša dodatočný tepelný odpor, rozhranie mozaiky je v dlhodobom nesúlade tepelnej rozťažnosti a spôsobuje uvoľnenie, existuje riziko potopenia medenej vložky a riziko prudkého poklesu výkon chladiča.
Zváracia meď: Hliník sa zvyčajne používa na priame lepenie medi alebo tvrdé spájkovanie a medený materiál je kombinovaný na základni. Je veľmi ťažké priamo spojiť meď s hliníkom, procesné náklady sú vysoké a ekonomický prínos je nízky; spájkovanie musí zavádzať zváracie materiály a existujú problémy, ako je korózia na rozhraní, nekonzistentná tepelná vodivosť rozhrania a nevhodná tepelná rozťažnosť.
