Kako se primjenjuje tehnologija hladnog raspršivanja u proizvodnji hladnjaka
Elektronički uređaji stvaraju toplinu tijekom rada, što dovodi do smanjenja performansi i pouzdanosti. IC komponente s većom potrošnjom toplinske energije obično se oslanjaju na hladnjake za provođenje topline i izbjegavanje temperatura spoja koje prelaze maksimalnu dopuštenu granicu. Ugradnja hladnjaka na poluvodički čip na bazi silicija i konačno odvođenje topline čipa kroz zrak ili tekućinu uobičajena je metoda hlađenja elektroničkih uređaja. Ovi se radijatori obično obrađuju zasebno koristeći bakrene ili aluminijske materijale ili kombinaciju bakrenih i aluminijskih materijala.
Bakar ima veću toplinsku vodljivost od aluminija, a njegov kapacitet disipacije topline po jedinici volumena bolji je od aluminija. Isključujući utjecaj težine i cijene, bakar je preferirani materijal za hladnjake. Aluminijski materijali imaju nisku toplinsku vodljivost, tako da aluminijski radijatori ne mogu dovoljno brzo odvoditi toplinu, što zahtijeva veću površinu i viša rebra. U mnogim kompaktnim primjenama, posebno u sustavima koji teže visokoj gustoći snage, aluminijski radijatori nisu najbolji izbor.
Hladnjak uključuje bazu koja dolazi u kontakt s čipom izvora topline, kao i rebra povezana iznad baze proizvodnim metodama kao što su utiskivanje, zavarivanje, ekstruzija, rezanje zuba i usitnjavanje. Baza je u kontaktu s čipom, apsorbira toplinu iz čipa i provodi je do rebara. Rebra pokušavaju povećati površinu što je više moguće, ubrzati učinkovitost izmjene topline zraka i u konačnici oduzeti toplinu čipu. Elektronički uređaji velike snage često brzo stvaraju toplinu na čipovima. Ako je hladnjak aluminijska baza, brzina prijenosa topline baze možda neće biti dovoljna za brzu difuziju topline na površinu rebara, što će rezultirati povećanom otpornošću na toplinu i nedovoljnim performansama hlađenja hladnjaka.
Cijela ili djelomična površina baze aluminijskog radijatora može se zamijeniti bakrenim materijalom bolje toplinske vodljivosti kako bi se riješio problem nedovoljne brzine difuzije topline. Ova kompozitna baza hladnjaka koristi bakar za brzo provođenje topline čipa, dok su rebra i dalje izrađena od aluminija, čime se može postići brza toplinska difuzija i isplativost.
Cold Spray tehnologija je vrlo inovativan površinski premaz i proizvodni proces aditiva koji se može koristiti za spajanje bakra i aluminija i prevladavanje problema vezanih uz zavarivanje i tvrdo lemljenje. Proces hladnog raspršivanja može taložiti čestice praha u čvrstom stanju na površinu podloge na temperaturama daleko ispod tališta materijala, čime se izbjegavaju uobičajeni problemi uzrokovani visokom temperaturom, kao što su visokotemperaturna oksidacija, toplinski stres i mikro fazna transformacija. Hladno raspršivanje je tehnologija obrade koja se temelji na prahu gdje se čestice praha veličine mikrona ubrzavaju nadzvučnim komprimiranim plinom u mlaznici, uzrokujući da se čestice praha velike brzine sudaraju s podlogom, uzrokujući plastičnu deformaciju i spajanje s podlogom. CS proces ima kraće vrijeme proizvodnje i omogućuje fleksibilan odabir velikih ili lokaliziranih konstrukcija taloženja.
Kao što je dobro poznato, performanse hladnjaka obično se kvantificiraju na temelju vrijednosti toplinskog otpora. Toplinski otpor je mjera temperature na vrhu radijatora iznad temperature okoline za svaku jedinicu snage koju rasipa radijator. Što je niža vrijednost toplinskog otpora, to je niža temperatura na vrhu rebara u istom rashladnom okruženju i bolja je učinkovitost hlađenja radijatora. Troškovi proizvodnje kompozitnih radijatora za proizvodnju hladnog raspršivanja nešto su viši od troškova aluminijskih radijatora, ali su težina i cijena niži od bakrenih radijatora. Dodavanje sloja bakra aluminijskom radijatoru ima izravan utjecaj na troškove proizvodnje, no prednost je u tome što će smanjiti toplinski otpor radijatora za 48%.
