Fabricación de radiadores compuestos de baja resistencia térmica / bajo coste mediante un proceso de pulverización en frío

Los equipos electrónicos generan calor durante el funcionamiento, lo que conduce a una disminución del rendimiento y la confiabilidad. Los componentes de CI con un gran consumo de energía térmica suelen utilizar un disipador de calor para conducir el calor y evitar que la temperatura de la unión supere el límite máximo permitido.

Instalar un disipador de calor en un chip semiconductor a base de silicio y finalmente disipar el calor del chip a través del aire o líquido es un método de enfriamiento común para dispositivos electrónicos. Estos radiadores generalmente están hechos de cobre o aluminio solo, o una combinación de cobre y aluminio.

Los radiadores de cobre son caros, pero los radiadores de aluminio tienen una conductividad térmica insuficiente

La conductividad térmica del cobre es mayor que la del aluminio y la capacidad de disipación de calor por unidad de volumen es mejor que la del aluminio. Excluyendo la influencia del peso y el costo, el cobre es el material preferido para los disipadores de calor. El aluminio tiene una conductividad térmica baja, por lo que los radiadores de aluminio no pueden disipar el calor lo suficientemente rápido y requieren un área de superficie más grande y aletas más altas. En muchas aplicaciones compactas, especialmente en la búsqueda de sistemas de alta densidad de potencia, los radiadores de aluminio no son la mejor opción.

¿Por qué necesitamos un radiador compuesto de cobre y aluminio?

El radiador incluye una base que entra en contacto con el chip de la fuente de calor y aletas conectadas por encima de la base mediante métodos de fabricación como soldadura por estampación, extrusión, corte de engranajes y excavación con pala. La base entra en contacto con el chip, absorbe el calor del chip y lo conduce a las aletas. Las aletas intentan aumentar el área de la superficie, acelerar la eficiencia del intercambio de calor del aire y, finalmente, eliminar el calor del chip.

Los equipos electrónicos de alta potencia a menudo calientan el chip muy rápidamente. Si el disipador de calor es una base de aluminio, la velocidad de transferencia de calor de la base puede no ser suficiente para difundir rápidamente el calor a la superficie de la aleta, lo que da como resultado un aumento en la resistencia térmica del disipador de calor y la refrigeración. Rendimiento insuficiente.

El área total o parcial de la base del radiador de aluminio se puede reemplazar con un material de cobre con mejor conductividad térmica para resolver el problema de la velocidad de difusión de calor insuficiente. Una base de disipador de calor compuesta de este tipo utiliza cobre para conducir rápidamente el calor del chip, y las aletas siguen siendo de aluminio, lo que puede lograr una rápida difusión del calor y una rentabilidad.

Desventajas de la tecnología tradicional para fabricar radiadores compuestos

Añadiendo cobre a la base del radiador de aluminio para mejorar la conducción de calor, los métodos habituales son cobre incrustado y soldado, pero inevitablemente introducen algunos defectos nuevos:

Incrustación de cobre: ​​primero retire el material de aluminio en la posición de incrustación de cobre en la base cortando virutas, y luego aplique material de interfaz térmica en la parte inferior del área de incrustación de cobre, luego el bloque de cobre se incrusta en la matriz de aluminio de la base debajo de un ajuste apretado, y finalmente las virutas se pulen de nuevo. Se obtiene una base con incrustaciones de cobre con una superficie lisa y plana. Esto provoca dos problemas. El material de la interfaz térmica de la interfaz cobre-aluminio aporta una resistencia térmica adicional, la interfaz de mosaico presenta un desajuste de expansión térmica a largo plazo y causa holgura, existe el riesgo de que el cobre incrustado se hunda y el riesgo de una caída brusca en el rendimiento del disipador de calor.

Cobre de soldadura: El aluminio se utiliza generalmente para la unión directa de cobre o soldadura fuerte, y el material de cobre se combina en la base. Es muy difícil unir directamente cobre con aluminio, el costo del proceso es alto y el beneficio económico es bajo; la soldadura fuerte debe introducir materiales de soldadura y existen problemas como corrosión interfacial, conductividad térmica inconsistente de la interfaz y expansión térmica no coincidente.