Fabricació de radiadors compostos de baixa resistència tèrmica / baix cost mitjançant un procés de polvorització en fred
Els equips electrònics generen calor durant el funcionament, la qual cosa comporta una disminució del rendiment i la fiabilitat. Els components IC amb un gran consum d'energia tèrmica solen utilitzar un dissipador de calor per conduir la calor per evitar que la temperatura de la unió superi el límit màxim permès.
Instal·lar un dissipador de calor en un xip semiconductor basat en silici i, finalment, dissipar la calor del xip a través de l'aire o el líquid és un mètode de refrigeració comú per als dispositius electrònics. Aquests radiadors solen estar fets de coure o alumini sol, o una combinació de coure i alumini.
Els radiadors de coure són cars, però els d'alumini tenen una conductivitat tèrmica insuficient
La conductivitat tèrmica del coure és més gran que la de l'alumini i la capacitat de dissipació de calor per unitat de volum és millor que la de l'alumini. Excloent la influència del pes i el cost, el coure és el material preferit per als dissipadors de calor. L'alumini té una conductivitat tèrmica baixa, de manera que els radiadors d'alumini no poden dissipar la calor prou ràpid i requereixen una superfície més gran i aletes més altes. En moltes aplicacions compactes, especialment en la recerca de sistemes d'alta densitat de potència, els radiadors d'alumini no són la millor opció.
Per què necessitem un radiador compost de coure-alumini?
El radiador inclou una base que entra en contacte amb el xip de la font de calor i aletes connectades per sobre de la base mitjançant mètodes de fabricació com ara soldadura d'estampació, extrusió, tall d'engranatges i pala. La base entra en contacte amb el xip, absorbeix la calor del xip i el condueix a les aletes. Les aletes intenten augmentar la superfície, accelerar l'eficiència de l'intercanvi de calor de l'aire i, finalment, treure la calor del xip.
Els equips electrònics d'alta potència solen escalfar el xip molt ràpidament. Si el dissipador de calor és una base d'alumini, la velocitat de transferència de calor de la base pot no ser suficient per difondre ràpidament la calor a la superfície de l'aleta, donant lloc a un augment de la resistència tèrmica del dissipador de calor i la refrigeració. Rendiment insuficient.
L'àrea total o parcial de la base del radiador d'alumini es pot substituir per un material de coure amb millor conductivitat tèrmica per resoldre el problema de la velocitat de difusió de calor insuficient. Aquesta base de dissipador de calor composta utilitza coure per conduir ràpidament la calor del xip, i les aletes encara són d'alumini, cosa que pot aconseguir una difusió ràpida de la calor i una rendibilitat.
Inconvenients de la tecnologia tradicional per fabricar radiadors compostos
Afegint coure a la base del radiador d'alumini per millorar la conducció de calor, els mètodes habituals són coure incrustat i coure soldat, però inevitablement introdueixen alguns defectes nous:
Incrustació de coure: primer traieu el material d'alumini a la posició d'incrustació de coure a la base tallant xips, i després apliqueu material d'interfície tèrmica a la part inferior de l'àrea d'incrustació de coure, després el bloc de coure s'incrusta a la matriu d'alumini de la base sota un ajustament ajustat i, finalment, les fitxes es tornen a polir. S'obté una base incrustada en coure amb una superfície llisa i plana. Això comporta dos problemes. El material de la interfície tèrmica de la interfície coure-alumini aporta una resistència tèrmica addicional, la interfície del mosaic es troba en un desajustament d'expansió tèrmica a llarg termini i provoca soltesa, hi ha un risc d'enfonsament del coure incrustat i el risc d'una caiguda brusca. el rendiment del dissipador de calor.
Soldadura de coure: l'alumini s'utilitza generalment per a la unió directa de coure o soldadura, i el material de coure es combina a la base. És molt difícil unir directament el coure amb l'alumini, el cost del procés és alt i el benefici econòmic és baix; La soldadura forta ha d'introduir materials de soldadura, i hi ha problemes com la corrosió interfacial, la conductivitat tèrmica inconsistent de la interfície i l'expansió tèrmica desajustada.
