Как се прилага технологията Cold Spray в производството на радиатори
Електронните устройства генерират топлина по време на работа, което води до намаляване на производителността и надеждността. Компонентите на IC с по-висока консумация на топлинна мощност обикновено разчитат на радиатори за провеждане на топлина и избягване на температурите на свързване, надвишаващи максимално допустимата граница. Инсталирането на радиатор върху полупроводников чип на основата на силиций и в крайна сметка разсейването на топлината на чипа чрез въздух или течност е често срещан метод за охлаждане на електронни устройства. Тези радиатори обикновено се обработват отделно, като се използват медни или алуминиеви материали или комбинация от медни и алуминиеви материали.
Медта има по-висока топлопроводимост от алуминия и нейният капацитет за разсейване на топлината на единица обем е по-добър от алуминия. Като се изключи влиянието на теглото и цената, медта е предпочитаният материал за радиатори. Алуминиевите материали имат ниска топлопроводимост, така че алуминиевите радиатори не могат да разсейват топлината достатъчно бързо, което изисква по-голяма повърхност и по-високи перки. В много компактни приложения, особено в системи, които преследват висока плътност на мощността, алуминиевите радиатори не са най-добрият избор.
Радиаторът включва основа, която влиза в контакт с чипа на източника на топлина, както и ребра, свързани над основата чрез производствени методи като щамповане, заваряване, екструзия, рязане на зъби и нарязване. Основата контактува с чипа, абсорбира топлината от чипа и я отвежда към перките. Ребрата се опитват да увеличат повърхността колкото е възможно повече, да ускорят ефективността на топлообмена на въздуха и в крайна сметка да отнемат топлината от чипа. Електронните устройства с висока мощност често генерират топлина бързо върху чипове. Ако радиаторът е алуминиева основа, скоростта на пренос на топлина на основата може да не е достатъчна за бързо разпръскване на топлината към повърхността на ребрата, което води до повишена устойчивост на топлина и недостатъчна охлаждаща производителност на радиатора.
Цялата или частична площ от алуминиевата основа на радиатора може да бъде заменена с меден материал с по-добра топлопроводимост, за да се реши проблемът с недостатъчната скорост на дифузия на топлината. Тази композитна основа на радиатора използва мед за бързо отвеждане на топлината на чипа, докато ребрата все още са направени от алуминий, което може да постигне както бърза топлинна дифузия, така и рентабилност.
Технологията Cold Spray е изключително иновативно повърхностно покритие и производствен процес на добавки, който може да се използва за свързване на мед и алуминий и за преодоляване на проблеми, свързани със заваряване и спояване. Процесът на студено пръскане може да отложи прахови частици в твърдо състояние върху повърхността на субстрата при температури далеч под точката на топене на материала, като по този начин се избягват често срещани проблеми, причинени от висока температура, като високотемпературно окисление, топлинен стрес и микро фазова трансформация. Студеното пръскане е технология за обработка, базирана на прах, при която прахообразни частици с микронни размери се ускоряват от свръхзвуков сгъстен газ в дюзата, причинявайки високоскоростни прахообразни частици да се сблъскат със субстрата, причинявайки пластична деформация и свързване със субстрата. CS процесът има по-кратко време за производство и позволява гъвкав избор на широкомащабни или локализирани конструкции за отлагане.
Както е добре известно, ефективността на радиатора обикновено се определя количествено въз основа на стойностите на топлинно съпротивление. Термичното съпротивление е мярка за температурата в горната част на радиатора над температурата на околната среда за всяка единица мощност, разсейвана от радиатора. Колкото по-ниска е стойността на термичното съпротивление, толкова по-ниска е температурата в горната част на ребрата в същата охлаждаща среда и толкова по-добра е охлаждащата производителност на радиатора. Производствената цена на композитните радиатори за производство на студен спрей е малко по-висока от тази на алуминиевите радиатори, но теглото и цената са по-ниски от медните радиатори. Добавянето на слой мед към алуминиев радиатор има пряко въздействие върху производствените разходи, но ползата е, че ще намали термичното съпротивление на радиатора с 48%.
