Výroba kompozitního radiátoru s nízkým tepelným odporem/nízkonákladovým procesem stříkání za studena
Elektronické zařízení při provozu vytváří teplo, což vede ke snížení výkonu a spolehlivosti. Součásti integrovaného obvodu s velkou tepelnou spotřebou energie obvykle používají chladič k vedení tepla, aby se zabránilo překročení maximální povolené teploty přechodu.
Instalace chladiče na polovodičový čip na bázi křemíku a nakonec odvádění tepla z čipu vzduchem nebo kapalinou je běžnou metodou chlazení elektronických zařízení. Tyto radiátory jsou obvykle vyrobeny z mědi nebo samotného hliníku, případně z kombinace mědi a hliníku.
Měděné radiátory jsou drahé, ale hliníkové radiátory mají nedostatečnou tepelnou vodivost
Tepelná vodivost mědi je větší než u hliníku a kapacita odvádění tepla na jednotku objemu je lepší než u hliníku. S vyloučením vlivu hmotnosti a ceny je měď preferovaným materiálem pro chladiče. Hliník má nízkou tepelnou vodivost, takže hliníkové radiátory nemohou dostatečně rychle odvádět teplo a vyžadují větší povrch a vyšší žebra. V mnoha kompaktních aplikacích, zejména při hledání systémů s vysokou hustotou výkonu, nejsou hliníkové radiátory nejlepší volbou.
Proč potřebujeme měděno-hliníkový kompozitní radiátor?
Radiátor obsahuje základnu, která je v kontaktu s čipem zdroje tepla, a žebra spojená nad základnou výrobními metodami, jako je lisovací svařování, vytlačování, řezání ozubení a lopatování. Základna se dotýká čipu, absorbuje teplo čipu a odvádí ho do žeber. Žebra se snaží zvětšit povrch, urychlit účinnost výměny tepla vzduchu a nakonec odvést teplo čipu.
Vysoce výkonná elektronická zařízení často velmi rychle zahřejí čip. Pokud je chladič hliníková základna, rychlost přenosu tepla základny nemusí stačit k rychlému rozptýlení tepla na povrch žebra, což má za následek zvýšení tepelného odporu chladiče a chlazení Nedostatečný výkon.
Celá nebo částečná plocha hliníkové základny radiátoru může být nahrazena měděným materiálem s lepší tepelnou vodivostí pro vyřešení problému s nedostatečnou rychlostí difúze tepla. Taková kompozitní základna chladiče využívá měď k rychlému vedení tepla z čipu a žebra jsou stále hliníková, což může dosáhnout jak rychlé difúze tepla, tak hospodárnosti.
Nevýhody tradiční technologie výroby kompozitních radiátorů
Přidáním mědi do hliníkové základny radiátoru pro zlepšení vedení tepla jsou obvyklé metody měděné zapuštěné a pájené mědi, ale nevyhnutelně přinášejí některé nové vady:
Měděné zapuštění: nejprve odstraňte hliníkový materiál v měděné zapuštěné poloze na základně řezáním třísek a poté naneste materiál tepelného rozhraní na spodní část měděné zalévací oblasti, poté se měděný blok zapustí do hliníkové matrice základny pod těsné uložení a nakonec se třísky znovu vyleští. Získá se měděná základna s hladkým a plochým povrchem. To přináší dva problémy. Materiál tepelného rozhraní rozhraní měď-hliník přináší dodatečný tepelný odpor, rozhraní mozaiky je v dlouhodobém nesouladu tepelné roztažnosti a způsobuje vůli, existuje riziko potopení měděného uložení a riziko prudkého poklesu výkon chladiče.
Svařovací měď: Hliník se obvykle používá pro přímé lepení mědi nebo pájení a měděný materiál je kombinován na základně. Je velmi obtížné přímo spojit měď s hliníkem, procesní náklady jsou vysoké a ekonomický přínos je nízký; pájení musí zavádět svařovací materiály a existují problémy, jako je koroze na rozhraní, nekonzistentní tepelná vodivost rozhraní a nevhodná tepelná roztažnost.
