Kuinka Cold Spray -teknologiaa sovelletaan jäähdytyslevytuotannossa
Elektroniset laitteet tuottavat lämpöä käytön aikana, mikä heikentää suorituskykyä ja luotettavuutta. IC-komponentit, joilla on korkeampi lämpötehon kulutus, luottavat tyypillisesti jäähdytyselementteihin, jotka johtavat lämpöä ja välttävät risteyslämpötiloja, jotka ylittävät sallitun enimmäisrajan. Jäähdytyslevyn asentaminen piipohjaiseen puolijohdesiruun ja lopulta sirun lämmön poistaminen ilman tai nesteen kautta on yleinen elektronisten laitteiden jäähdytysmenetelmä. Nämä patterit käsitellään yleensä erikseen käyttämällä kupari- tai alumiinimateriaaleja tai kupari- ja alumiinimateriaalien yhdistelmää.
Kuparilla on korkeampi lämmönjohtavuus kuin alumiinilla, ja sen lämmönpoistokyky tilavuusyksikköä kohti on parempi kuin alumiinin. Painon ja kustannusten vaikutusta lukuun ottamatta kupari on suositeltava materiaali jäähdytyselementeissä. Alumiinimateriaalien lämmönjohtavuus on alhainen, joten alumiinipatterit eivät pysty haihduttamaan lämpöä tarpeeksi nopeasti, mikä vaatii suurempaa pinta-alaa ja korkeampia ripoja. Monissa pienikokoisissa sovelluksissa, erityisesti järjestelmissä, joissa tavoitellaan suurta tehotiheyttä, alumiinipatterit eivät ole paras valinta.
Jäähdytyselementti sisältää alustan, joka tulee kosketuksiin lämmönlähteen sirun kanssa, sekä rivat, jotka on liitetty pohjan yläpuolelle valmistusmenetelmillä, kuten leimaamalla, hitsaamalla, suulakepuristamalla, hampaiden leikkaamalla ja hakettamalla. Pohja koskettaa lastua, imee lastusta lämpöä ja johtaa sen eviin. Evät pyrkivät kasvattamaan pinta-alaa mahdollisimman paljon, nopeuttamaan ilman lämmönvaihdon tehokkuutta ja viime kädessä ottamaan lämpöä pois lastusta. Suuritehoiset elektroniset laitteet tuottavat usein lämpöä nopeasti siruille. Jos jäähdytyselementti on alumiinipohjainen, alustan lämmönsiirtonopeus ei välttämättä ole riittävä hajauttaakseen lämpöä nopeasti evien pinnalle, mikä johtaa lisääntyneeseen lämmönkestävyyteen ja riittämättömään jäähdytyselementin jäähdytystehoon.
Alumiininen patteripohjan koko tai osa-alue voidaan korvata kuparimateriaalilla, jolla on parempi lämmönjohtavuus, jotta voidaan ratkaista riittämättömän lämmön diffuusionopeuden ongelma. Tämä komposiittijäähdytyselementtipohja käyttää kuparia johtamaan nopeasti lastujen lämpöä, kun taas rivat on edelleen valmistettu alumiinista, mikä voi saavuttaa sekä nopean lämmön diffuusion että kustannustehokkuuden.
Cold Spray -teknologia on erittäin innovatiivinen pintapinnoitus- ja lisäainevalmistusprosessi, jota voidaan käyttää kuparin ja alumiinin liittämiseen sekä liimaushitsaukseen ja juottamiseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseen. Kylmäsuihkutusprosessi voi kerrostaa jauhehiukkasia kiinteässä tilassa substraatin pinnalle lämpötiloissa, jotka ovat paljon materiaalin sulamispisteen alapuolella, jolloin vältetään yleiset korkean lämpötilan aiheuttamat ongelmat, kuten korkean lämpötilan hapettuminen, lämpöstressi ja mikro. vaiheen muunnos. Kylmäruiskutus on jauhepohjainen prosessointitekniikka, jossa mikronin kokoisia jauhehiukkasia kiihdytetään suuttimessa paineistetun yliäänikaasun vaikutuksesta, jolloin nopeat jauhehiukkaset törmäävät alustaan, aiheuttaen plastisen muodonmuutoksen ja kiinnittymisen alustaan. CS-prosessilla on lyhyempi tuotantoaika ja se mahdollistaa joustavan laajamittaisen tai paikallisen pinnoitusrakenteen valinnan.
Kuten hyvin tiedetään, jäähdytyselementin suorituskyky mitataan yleensä lämpövastusarvojen perusteella. Lämpövastus on lämpöpatterin yläosassa vallitsevan ympäristön lämpötilan yläpuolella olevan lämpötilan mitta kutakin patterin aiheuttamaa tehoyksikköä kohti. Mitä pienempi lämpövastusarvo on, sitä alhaisempi lämpötila on ripojen yläosassa samassa jäähdytysympäristössä ja sitä parempi on jäähdyttimen jäähdytysteho. Kylmäspray-valmistuksen komposiittipatterien tuotantokustannukset ovat hieman korkeammat kuin alumiinipattereilla, mutta paino ja hinta ovat kuparipattereita alhaisemmat. Kuparikerroksen lisääminen alumiinipatteriin vaikuttaa suoraan tuotantokustannuksiin, mutta etuna on, että se vähentää patterin lämpövastusta 48 %.
