Teknologi Semprotan Dingin dalam pembuatan heatsink
Perangkat elektronik menghasilkan panas selama pengoperasian, sehingga menyebabkan penurunan kinerja dan keandalan. Komponen IC dengan konsumsi daya termal yang lebih tinggi biasanya mengandalkan heat sink untuk menghantarkan panas dan menghindari suhu sambungan melebihi batas maksimum yang diijinkan. Memasang heat sink pada chip semikonduktor berbasis silikon dan pada akhirnya menghilangkan panas chip melalui udara atau cairan adalah metode pendinginan yang umum untuk perangkat elektronik. Radiator ini biasanya diproses secara terpisah menggunakan bahan tembaga atau aluminium, atau kombinasi bahan tembaga dan aluminium.
Tembaga memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi dibandingkan aluminium, dan kapasitas pembuangan panas per satuan volumenya lebih unggul daripada aluminium. Tidak termasuk pengaruh berat dan biaya, tembaga adalah bahan pilihan untuk heat sink. Bahan aluminium memiliki konduktivitas termal yang rendah, sehingga radiator aluminium tidak dapat menghilangkan panas dengan cukup cepat, sehingga memerlukan luas permukaan yang lebih besar dan sirip yang lebih tinggi. Dalam banyak aplikasi kompak, terutama pada sistem yang mengejar kepadatan daya tinggi, radiator aluminium bukanlah pilihan terbaik.
Unit pendingin mencakup alas yang bersentuhan dengan chip sumber panas, serta sirip yang dihubungkan di atas alas melalui metode produksi seperti stamping, pengelasan, ekstrusi, pemotongan gigi, dan chipping. Basisnya bersentuhan dengan chip, menyerap panas dari chip dan menyalurkannya ke sirip. Sirip berusaha meningkatkan luas permukaan sebanyak mungkin, mempercepat efisiensi pertukaran panas udara, dan pada akhirnya menghilangkan panas dari chip. Perangkat elektronik berdaya tinggi sering kali menghasilkan panas dengan cepat pada chip. Jika unit pendingin berbahan dasar aluminium, kecepatan perpindahan panas pada alas tersebut mungkin tidak cukup untuk menyebarkan panas dengan cepat ke permukaan sirip, sehingga mengakibatkan peningkatan ketahanan panas dan kinerja pendinginan unit pendingin yang tidak memadai.
Seluruh atau sebagian area dasar radiator aluminium dapat diganti dengan bahan tembaga dengan konduktivitas termal yang lebih baik untuk mengatasi masalah kecepatan difusi panas yang tidak mencukupi. Basis heat sink komposit ini menggunakan tembaga untuk menghantarkan panas chip dengan cepat, sedangkan siripnya masih terbuat dari aluminium, yang dapat mencapai difusi termal yang cepat dan hemat biaya.
Teknologi Cold Spray adalah proses pelapisan permukaan dan pembuatan aditif yang sangat inovatif yang dapat digunakan untuk menyambung tembaga dan aluminium serta mengatasi masalah terkait pengelasan bonding dan brazing. Proses penyemprotan dingin dapat mengendapkan partikel bubuk dalam keadaan padat pada permukaan substrat pada suhu jauh di bawah titik leleh material, sehingga menghindari masalah umum yang disebabkan oleh suhu tinggi, seperti oksidasi suhu tinggi, tekanan termal, dan mikro. transformasi fase. Penyemprotan dingin adalah teknologi pemrosesan berbasis bubuk di mana partikel bubuk berukuran mikron dipercepat oleh gas terkompresi supersonik di dalam nosel, menyebabkan partikel bubuk berkecepatan tinggi bertabrakan dengan substrat, menyebabkan deformasi plastis dan ikatan dengan substrat. Proses CS memiliki waktu produksi yang lebih singkat dan memungkinkan pemilihan konstruksi pengendapan skala besar atau lokal secara fleksibel.
Seperti diketahui, kinerja heat sink biasanya diukur berdasarkan nilai ketahanan termal. Resistansi termal adalah ukuran suhu di bagian atas radiator di atas suhu lingkungan untuk setiap satuan daya yang dihamburkan oleh radiator. Semakin rendah nilai ketahanan termal, semakin rendah suhu bagian atas sirip pada lingkungan pendinginan yang sama, dan semakin baik kinerja pendinginan radiator. Biaya produksi radiator komposit manufaktur semprotan dingin sedikit lebih tinggi dibandingkan radiator aluminium, tetapi bobot dan biayanya lebih rendah daripada radiator tembaga. Penambahan lapisan tembaga pada radiator alumunium berdampak langsung pada biaya produksi, namun manfaatnya akan menurunkan ketahanan termal radiator sebesar 48%.
