Fabricage van een composietradiator met lage thermische weerstand / goedkope composietradiator door middel van een koudspuitproces;

Elektronische apparatuur genereert warmte tijdens bedrijf, wat leidt tot een afname van de prestaties en betrouwbaarheid. IC-componenten met een groot thermisch energieverbruik gebruiken meestal een koellichaam om warmte te geleiden om te voorkomen dat de junctietemperatuur de maximaal toegestane limiet overschrijdt.

Het installeren van een koellichaam op een op silicium gebaseerde halfgeleiderchip en het uiteindelijk afvoeren van de warmte van de chip door lucht of vloeistof is een gebruikelijke koelmethode voor elektronische apparaten. Deze radiatoren zijn meestal gemaakt van alleen koper of aluminium, of een combinatie van koper en aluminium.

Koperen radiatoren zijn duur, maar aluminium radiatoren hebben onvoldoende warmtegeleiding

De thermische geleidbaarheid van koper is groter dan die van aluminium en de warmteafvoercapaciteit per volume-eenheid is beter dan die van aluminium. Afgezien van de invloed van gewicht en kosten, is koper het voorkeursmateriaal voor koellichamen. Aluminium heeft een lage thermische geleidbaarheid, dus aluminium radiatoren kunnen de warmte niet snel genoeg afvoeren en hebben een groter oppervlak en hogere vinnen nodig. In veel compacte toepassingen, vooral bij het nastreven van systemen met een hoge vermogensdichtheid, zijn aluminium radiatoren niet de beste keuze.

Waarom hebben we een koper-aluminium composiet radiator nodig?

De radiator heeft een basis die contact maakt met de warmtebronchip en vinnen die boven de basis zijn verbonden door fabricagemethoden zoals stempellassen, extrusie, tandwielsnijden en scheppen. De basis maakt contact met de chip, absorbeert de warmte van de chip en geleidt deze naar de vinnen. De vinnen proberen het oppervlak te vergroten, de efficiëntie van de luchtwarmte-uitwisseling te versnellen en uiteindelijk de warmte van de chip weg te nemen.

Krachtige elektronische apparatuur warmt de chip vaak zeer snel op. Als het koellichaam een ​​aluminium basis is, is de warmteoverdrachtssnelheid van de basis mogelijk niet voldoende om de warmte snel naar het oppervlak van de vin te verspreiden, wat resulteert in een toename van de thermische weerstand van het koellichaam en koeling. Onvoldoende prestatie.

Het gehele of gedeeltelijke oppervlak van de aluminium radiatorbasis kan worden vervangen door een koperen materiaal met een betere thermische geleidbaarheid om het probleem van onvoldoende warmtediffusiesnelheid op te lossen. Zo'n composiet koellichaambasis gebruikt koper om snel warmte van de chip te geleiden, en de vinnen zijn nog steeds van aluminium, wat zowel snelle warmtediffusie als kosteneffectiviteit kan bereiken.

Nadelen van traditionele technologie om composietradiatoren te vervaardigen

Door koper aan de aluminium radiatorbasis toe te voegen om de warmtegeleiding te verbeteren, zijn de gebruikelijke methoden koper ingebed en gesoldeerd koper, maar ze introduceren onvermijdelijk enkele nieuwe defecten:

Koperinbedding: verwijder eerst het aluminiummateriaal op de koperen inbeddingspositie op de basis door chips te snijden en breng vervolgens thermisch interfacemateriaal aan op de bodem van het koperen inbeddingsgebied, dan wordt het koperblok ingebed in de aluminiummatrix van de basis onder een strakke pasvorm, en tot slot worden de spanen weer gepolijst. Er wordt een in koper ingebedde basis met een glad en vlak oppervlak verkregen. Dit brengt twee problemen met zich mee. Het thermische interfacemateriaal van de koper-aluminiuminterface zorgt voor extra thermische weerstand, de mozaïekinterface bevindt zich in een langdurige thermische uitzettingsmismatch en veroorzaakt losheid, er is een risico van zinken van het ingebedde koper en het risico van een scherpe daling in de prestaties van het koellichaam.

Koper lassen: Aluminium wordt meestal gebruikt voor directe hechting van koper of hardsolderen, en het kopermateriaal wordt op de basis gecombineerd. Het is erg moeilijk om koper direct met aluminium te verbinden, de proceskosten zijn hoog en het economische voordeel is laag; solderen moet lasmaterialen introduceren, en er zijn problemen zoals grensvlakcorrosie, inconsistente thermische geleidbaarheid van het grensvlak en niet-passende thermische uitzetting.