Ako sa technológia Cold Spray Technology uplatňuje pri výrobe chladičov
Elektronické zariadenia vytvárajú počas prevádzky teplo, čo vedie k zníženiu výkonu a spoľahlivosti. Komponenty IC s vyššou tepelnou spotrebou energie sa zvyčajne spoliehajú na chladiče, ktoré vedú teplo a vyhýbajú sa teplotám spojov prekračujúcim maximálny povolený limit. Inštalácia chladiča na polovodičový čip na báze kremíka a v konečnom dôsledku odvádzanie tepla čipu vzduchom alebo kvapalinou je bežnou metódou chladenia elektronických zariadení. Tieto radiátory sa zvyčajne spracovávajú samostatne s použitím medených alebo hliníkových materiálov, prípadne kombináciou medených a hliníkových materiálov.
Meď má vyššiu tepelnú vodivosť ako hliník a jej kapacita odvádzania tepla na jednotku objemu je lepšia ako u hliníka. S vylúčením vplyvu hmotnosti a ceny je meď preferovaným materiálom pre chladiče. Hliníkové materiály majú nízku tepelnú vodivosť, takže hliníkové radiátory nedokážu dostatočne rýchlo odvádzať teplo, čo si vyžaduje väčšiu plochu a vyššie rebrá. V mnohých kompaktných aplikáciách, najmä v systémoch, ktoré sledujú vysokú hustotu výkonu, nie sú hliníkové radiátory najlepšou voľbou.
Chladič obsahuje základňu, ktorá prichádza do kontaktu s čipom zdroja tepla, ako aj rebrá spojené nad základňou pomocou výrobných metód, ako je lisovanie, zváranie, vytláčanie, rezanie zubov a sekanie. Základňa sa dotýka čipu, absorbuje teplo z čipu a odvádza ho do rebier. Rebrá sa snažia čo najviac zväčšiť povrch, urýchliť účinnosť výmeny tepla vzduchu a v konečnom dôsledku odobrať teplo čipu. Elektronické zariadenia s vysokým výkonom často rýchlo generujú teplo na čipoch. Ak je chladičom hliníková základňa, rýchlosť prenosu tepla základne nemusí byť dostatočná na rýchle rozptýlenie tepla na povrch rebier, čo má za následok zvýšenú tepelnú odolnosť a nedostatočný chladiaci výkon chladiča.
Celá alebo čiastočná plocha hliníkovej základne radiátora môže byť nahradená medeným materiálom s lepšou tepelnou vodivosťou, aby sa vyriešil problém nedostatočnej rýchlosti difúzie tepla. Táto kompozitná základňa chladiča využíva meď na rýchle vedenie tepla čipov, zatiaľ čo rebrá sú stále vyrobené z hliníka, čo môže dosiahnuť rýchlu tepelnú difúziu a nákladovú efektívnosť.
Technológia Cold Spray je vysoko inovatívny proces povrchovej úpravy a aditívneho výrobného procesu, ktorý možno použiť na spojenie medi a hliníka a na prekonanie problémov súvisiacich s lepením, zváraním a tvrdým spájkovaním. Proces striekania za studena môže ukladať častice prášku v pevnom stave na povrch substrátu pri teplotách hlboko pod bodom topenia materiálu, čím sa predchádza bežným problémom spôsobeným vysokou teplotou, ako je vysokoteplotná oxidácia, tepelné namáhanie a mikro fázová transformácia. Striekanie za studena je technológia spracovania na báze prášku, pri ktorej sú častice prášku s mikrónovou veľkosťou urýchľované nadzvukovým stlačeným plynom v dýze, čo spôsobuje, že vysokorýchlostné častice prášku narážajú na substrát, čo spôsobuje plastickú deformáciu a spojenie so substrátom. Proces CS má kratší výrobný čas a umožňuje flexibilný výber konštrukcie veľkoplošného alebo lokálneho nanášania.
Ako je dobre známe, výkon chladiča sa zvyčajne kvantifikuje na základe hodnôt tepelného odporu. Tepelný odpor je miera teploty v hornej časti radiátora nad okolitou teplotou pre každú jednotku energie rozptýlenej radiátorom. Čím nižšia je hodnota tepelného odporu, tým nižšia je teplota v hornej časti rebier v rovnakom chladiacom prostredí a tým lepší je chladiaci výkon chladiča. Výrobné náklady na výrobu kompozitných radiátorov striekaním za studena sú o niečo vyššie ako náklady na hliníkové radiátory, ale hmotnosť a náklady sú nižšie ako medené radiátory. Pridanie medenej vrstvy do hliníkového radiátora má priamy vplyv na výrobné náklady, ale výhodou je, že zníži tepelný odpor radiátora o 48%.
