Alhaisen lämmönvastuksen/edullisen komposiittipatterin valmistus kylmäruiskutusprosessilla
Elektroniset laitteet kehittävät käytön aikana lämpöä, mikä heikentää suorituskykyä ja luotettavuutta. IC-komponentit, joilla on suuri lämpötehon kulutus, käyttävät yleensä jäähdytyselementtiä lämmön johtamiseen estääkseen liitoksen lämpötilan ylittämästä suurinta sallittua rajaa.
Jäähdytyslevyn asentaminen piipohjaiseen puolijohdesiruun ja lopuksi sirun lämmön poistaminen ilman tai nesteen kautta on yleinen elektroniikkalaitteiden jäähdytysmenetelmä. Nämä patterit on yleensä valmistettu kuparista tai alumiinista yksin tai kuparin ja alumiinin yhdistelmästä.
Kuparipatterit ovat kalliita, mutta alumiinipatterien lämmönjohtavuus on riittämätön
Kuparin lämmönjohtavuus on suurempi kuin alumiinin ja lämmönpoistokyky tilavuusyksikköä kohti on parempi kuin alumiinilla. Painon ja kustannusten vaikutusta lukuun ottamatta kupari on suositeltava materiaali jäähdytyselementeissä. Alumiinilla on alhainen lämmönjohtavuus, joten alumiinipatterit eivät pysty haihduttamaan lämpöä tarpeeksi nopeasti ja vaativat suuremman pinta-alan ja korkeammat rivat. Monissa pienikokoisissa sovelluksissa, erityisesti korkean tehotiheyden järjestelmissä, alumiinipatterit eivät ole paras valinta.
Miksi tarvitsemme kupari-alumiinikomposiittipatterin?
Patteri sisältää alustan, joka koskettaa lämmönlähteen sirua, ja evät, jotka on liitetty alustan yläpuolelle valmistusmenetelmillä, kuten meistohitsauksella, suulakepuristimella, hammaspyöräleikkauksella ja lapioimalla. Pohja koskettaa lastua, imee lastun lämmön ja johtaa sen eviin. Evät pyrkivät kasvattamaan pinta-alaa, nopeuttamaan ilman lämmönvaihdon tehokkuutta ja lopulta ottamaan pois lastun lämmön.
Suuritehoiset elektroniset laitteet lämmittävät sirun usein hyvin nopeasti. Jos jäähdytyselementti on alumiinipohjainen, alustan lämmönsiirtonopeus ei välttämättä riitä hajauttamaan lämpöä nopeasti evän pintaan, mikä johtaa jäähdytyslevyn lämpövastuksen kasvuun ja jäähdytykseen Riittämätön suorituskyky.
Alumiininen patteripohjan koko tai osa pinta-ala voidaan korvata kuparimateriaalilla, jolla on parempi lämmönjohtavuus, jotta voidaan ratkaista riittämättömän lämmön diffuusionopeuden ongelma. Tällainen komposiittijäähdytyselementtipohja käyttää kuparia johtamaan nopeasti lämpöä sirusta, ja rivat ovat edelleen alumiinia, mikä voi saavuttaa sekä nopean lämmön diffuusion että kustannustehokkuuden.
Perinteisen tekniikan haitat komposiittipatterien valmistukseen
Kun jäähdyttimen alumiinipohjaan lisätään kuparia lämmönjohtavuuden parantamiseksi, tavalliset menetelmät ovat kuparin upotettu ja juotettu kupari, mutta ne tuovat väistämättä joitain uusia vikoja:
Kuparin upottaminen: poista ensin alumiinimateriaali alustan kuparin upotuskohdasta leikkaamalla lastuja ja levitä sitten lämpörajapintamateriaalia kuparin upotusalueen pohjalle, sitten kuparilohko upotetaan alustan alumiinimatriisiin tiukka istuvuus, ja lopuksi lastut kiillotetaan uudelleen. Saadaan kupariupotettu pohja sileällä ja tasaisella pinnalla. Tämä aiheuttaa kaksi ongelmaa. Kupari-alumiinirajapinnan lämpörajapintamateriaali tuo lisälämpövastusta, mosaiikkirajapinta on pitkäaikaisessa lämpölaajenemishäiriössä ja aiheuttaa löysyyttä, on olemassa upotetun kuparin uppoamisen riski ja jyrkän putoamisen vaara. jäähdytyselementin suorituskyky.
Kuparin hitsaus: Alumiinia käytetään yleensä kuparin suoraan liimaamiseen tai juottamiseen, ja kuparimateriaali yhdistetään alustaan. On erittäin vaikeaa sitoa kuparia suoraan alumiiniin, prosessikustannukset ovat korkeat ja taloudellinen hyöty on alhainen; juottamalla on käytettävä hitsausmateriaaleja, ja ongelmia esiintyy, kuten rajapintojen korroosiota, rajapinnan epäjohdonmukaista lämmönjohtavuutta ja epäsopivaa lämpölaajenemista.
