Külmpihustustehnoloogia jahutusradiaatorite valmistamisel
Elektroonilised seadmed tekitavad töö ajal soojust, mis vähendab jõudlust ja töökindlust. Suurema soojusenergia tarbimisega IC-komponendid toetuvad tavaliselt soojuse juhtimiseks jahutusradiaatoritele ja väldivad ristmike temperatuuride ületamist maksimaalsest lubatud piirist. Jahutusradiaatori paigaldamine ränipõhisele pooljuhtkiibile ja lõpuks kiibi soojuse hajutamine läbi õhu või vedeliku on elektroonikaseadmete tavaline jahutusmeetod. Neid radiaatoreid töödeldakse tavaliselt eraldi, kasutades vask- või alumiiniummaterjale või vase- ja alumiiniummaterjalide kombinatsiooni.
Vasel on kõrgem soojusjuhtivus kui alumiiniumil ja selle soojuseraldusvõime mahuühiku kohta on parem kui alumiiniumist. Kui kaalu ja maksumuse mõju välja jätta, on vask jahutusradiaatorite eelistatud materjal. Alumiiniummaterjalidel on madal soojusjuhtivus, mistõttu alumiiniumradiaatorid ei suuda piisavalt kiiresti soojust hajutada, mistõttu on vaja suuremat pinda ja kõrgemaid ribisid. Paljudes kompaktsetes rakendustes, eriti süsteemides, mis taotlevad suurt võimsustihedust, ei ole alumiiniumradiaatorid parim valik.
Jahutusradiaator sisaldab alust, mis puutub kokku soojusallika kiibiga, samuti ribisid, mis on aluse kohale ühendatud tootmismeetoditega, nagu stantsimine, keevitamine, ekstrusioon, hammaste lõikamine ja hakkimine. Alus puutub kokku kiibiga, neelab kiibilt soojuse ja juhib selle uimedesse. Uimed püüavad pindala nii palju kui võimalik suurendada, õhusoojusvahetuse efektiivsust kiirendada ja lõpuks ka kiibilt soojust ära võtta. Suure võimsusega elektroonikaseadmed tekitavad sageli kiipidele kiiresti soojust. Kui jahutusradiaator on alumiiniumist alus, ei pruugi aluse soojusülekande kiirus olla piisav soojuse kiireks hajutamiseks ribide pinnale, mille tulemuseks on kuumuskindluse suurenemine ja jahutusradiaatori ebapiisav jahutusvõime.
Alumiiniumist radiaatori aluse kogu või osa pindala saab asendada parema soojusjuhtivusega vaskmaterjaliga, et lahendada ebapiisava soojuse difusioonikiiruse probleem. See komposiitjahutusradiaatori alus kasutab laastude kuumuse kiireks juhtimiseks vaske, samas kui ribid on siiski valmistatud alumiiniumist, mis võib saavutada nii kiire termilise difusiooni kui ka kulutõhususe.
Cold Spray tehnoloogia on väga uuenduslik pinnakatte ja lisandite tootmisprotsess, mida saab kasutada vase ja alumiiniumi ühendamiseks ning probleemide lahendamiseks, mis on seotud keevitamise ja kõvajoodisega jootmisega. Külmpihustusprotsess võib sadestada tahkes olekus pulbriosakesi substraadi pinnale temperatuuril, mis on palju alla materjali sulamistemperatuuri, vältides nii kõrge temperatuuriga kaasnevaid tavalisi probleeme, nagu oksüdatsioon kõrgel temperatuuril, termiline stress ja mikro. faasi muundumine. Külmpihustamine on pulbripõhine töötlemistehnoloogia, kus mikronisuurused pulbriosakesed kiirendatakse düüsis oleva ülehelikiirusega surugaasi toimel, põhjustades suure kiirusega pulbriosakeste kokkupõrget aluspinnaga, põhjustades plastilist deformatsiooni ja aluspinnaga sidumist. CS-protsessil on lühem tootmisaeg ja see võimaldab paindlikult valida suuremahulisi või lokaalseid sadestamiskonstruktsioone.
Nagu hästi teada, kvantifitseeritakse jahutusradiaatori jõudlust tavaliselt soojustakistuse väärtuste põhjal. Soojustakistus on radiaatori ülaosas ümbritseva keskkonna temperatuurist kõrgem temperatuur iga radiaatori poolt hajutatud võimsusühiku kohta. Mida madalam on soojustakistuse väärtus, seda madalam on temperatuur ribide ülaosas samas jahutuskeskkonnas ja seda parem on radiaatori jahutusvõime. Külmpihusti valmistamise komposiitradiaatorite tootmismaksumus on pisut kõrgem kui alumiiniumradiaatoritel, kuid kaal ja maksumus on vaskradiaatorite omast madalam. Alumiiniumradiaatorile vasekihi lisamine mõjutab otseselt tootmiskulusid, kuid selle eeliseks on see, et see vähendab radiaatori soojustakistust 48%.
