Hoe wordt Cold Spray Technology toegepast bij de productie van koellichamen?

Elektronische apparaten genereren warmte tijdens het gebruik, wat leidt tot een afname van de prestaties en betrouwbaarheid. IC-componenten met een hoger thermisch energieverbruik zijn doorgaans afhankelijk van koellichamen om warmte te geleiden en te voorkomen dat junctietemperaturen de maximaal toegestane limiet overschrijden. Het installeren van een koellichaam op een op silicium gebaseerde halfgeleiderchip en uiteindelijk het afvoeren van de warmte van de chip via lucht of vloeistof is een gebruikelijke koelmethode voor elektronische apparaten. Deze radiatoren worden meestal afzonderlijk verwerkt met koper- of aluminiummaterialen, of een combinatie van koper- en aluminiummaterialen.

Koper heeft een hogere thermische geleidbaarheid dan aluminium en het warmteafvoervermogen per volume-eenheid is superieur aan dat van aluminium. Afgezien van de invloed van gewicht en kosten, is koper het voorkeursmateriaal voor koellichamen. Aluminiummaterialen hebben een lage thermische geleidbaarheid, dus aluminium radiatoren kunnen de warmte niet snel genoeg afvoeren, waardoor een groter oppervlak en hogere vinnen nodig zijn. In veel compacte toepassingen, vooral in systemen die een hoge vermogensdichtheid nastreven, zijn aluminium radiatoren niet de beste keuze.

Het koellichaam omvat een basis die in contact komt met de warmtebronchip, evenals vinnen die boven de basis zijn verbonden door middel van productiemethoden zoals stampen, lassen, extrusie, tanden snijden en chippen. De basis maakt contact met de chip, absorbeert de warmte van de chip en geleidt deze naar de vinnen. De vinnen proberen het oppervlak zoveel mogelijk te vergroten, de efficiëntie van de luchtwarmte-uitwisseling te versnellen en uiteindelijk de warmte van de chip weg te nemen. Elektronische apparaten met een hoog vermogen genereren vaak snel warmte op chips. Als het koellichaam een ​​aluminium basis is, is de warmteoverdrachtsnelheid van de basis mogelijk niet voldoende om de warmte snel naar het oppervlak van de vinnen te verspreiden, wat resulteert in een verhoogde hittebestendigheid en onvoldoende koelprestaties van het koellichaam.
Het gehele of gedeeltelijke oppervlak van de aluminium radiatorbasis kan worden vervangen door kopermateriaal met een betere thermische geleidbaarheid om het probleem van onvoldoende warmteverspreidingssnelheid op te lossen. Deze composiet koellichaambasis maakt gebruik van koper om de chipwarmte snel te geleiden, terwijl de vinnen nog steeds van aluminium zijn gemaakt, wat zowel een snelle thermische diffusie als kosteneffectiviteit kan bereiken.

Cold Spray-technologie is een zeer innovatief oppervlaktecoating- en additief productieproces dat kan worden gebruikt om koper en aluminium te verbinden en problemen in verband met hechtlassen en hardsolderen te overwinnen. Het koude spuitproces kan poederdeeltjes in vaste toestand op het oppervlak van het substraat afzetten bij temperaturen ver onder het smeltpunt van het materiaal, waardoor veelvoorkomende problemen worden vermeden die worden veroorzaakt door hoge temperaturen, zoals oxidatie bij hoge temperaturen, thermische spanning en micro-organismen. fase transformatie. Koud spuiten is een op poeder gebaseerde verwerkingstechnologie waarbij poederdeeltjes van microngrootte worden versneld door supersonisch gecomprimeerd gas in de spuitmond, waardoor poederdeeltjes met hoge snelheid tegen het substraat botsen, waardoor plastische vervorming en binding met het substraat ontstaat. Het CS-proces heeft een kortere productietijd en maakt een flexibele selectie mogelijk van grootschalige of lokale depositieconstructies.

Zoals bekend wordt de prestatie van het koellichaam gewoonlijk gekwantificeerd op basis van thermische weerstandswaarden. Thermische weerstand is een maatstaf voor de temperatuur aan de bovenkant van de radiator boven de omgevingstemperatuur voor elke eenheid vermogen die door de radiator wordt gedissipeerd. Hoe lager de thermische weerstandswaarde, hoe lager de temperatuur aan de bovenkant van de vinnen in dezelfde koelomgeving en hoe beter de koelprestaties van de radiator. De productiekosten voor de koudspuitproductie van composietradiatoren zijn iets hoger dan die van aluminiumradiatoren, maar het gewicht en de kosten zijn lager dan die van koperen radiatoren. Het toevoegen van een laagje koper aan een aluminium radiator heeft een directe impact op de productiekosten, maar het voordeel is dat het de thermische weerstand van de radiator met 48% vermindert.