Tecnologia del dissipatore di calore con raffreddamento a liquido a micro flusso per stampa 3D
IQ Evolution è un'impresa professionale che sviluppa e produce componenti geometrici e microstrutturali complessi basati sulla tecnologia di stampa 3D in metallo. Si concentrano sulla progettazione di radiatori avanzati raffreddati a liquido che abbiano elevate prestazioni di raffreddamento, pur essendo leggeri e di piccole dimensioni. Questi radiatori sono solitamente prioritari per il raffreddamento dei veicoli elettrici e delle apparecchiature elettroniche di potenza.
Per risolvere il collo di bottiglia della dissipazione del calore dei dispositivi a semiconduttore ad alte prestazioni, sviluppare micro dissipatori di calore per la tecnologia di stampa 3D, come il raffreddamento per l'imballaggio TO, il raffreddamento dei moduli, il raffreddamento dei diodi laser ad alta potenza, ecc. In uno spazio molto piccolo, questi micro dissipatori di calore Per far fronte all'enorme calore generato dai semiconduttori di potenza vengono utilizzati dissipatori con una densità di flusso termico di centinaia di W/cm2.
Il dissipatore di calore in acciaio inossidabile per la stampa 3D è già entrato nel laboratorio di sviluppo elettronico e le sue prestazioni di raffreddamento e la potenza di raffreddamento sono impressionanti nell'applicazione dei semiconduttori di potenza in carburo di silicio. Questi componenti SiC possono trasmettere una potenza molto elevata con un'efficienza compresa tra il 97% e il 99%, ma possono essere stabili e pratici solo dopo aver eliminato la limitazione della dissipazione del calore causata dalla perdita di potenza. A questo punto, la dissipazione affidabile della perdita di calore determina le prestazioni dei dispositivi elettronici di potenza.
Il micro dissipatore di calore stampato in 3D può essere utilizzato in modo affidabile e salvaspazio per raffreddare il chip di elaborazione grafica dei dati del sensore del veicolo (SoC) senza espandere significativamente l'involucro del dispositivo.
La valutazione del prezzo dei dissipatori di calore per la stampa 3D richiede la considerazione dell’intero livello di integrazione del sistema. Di solito, grazie all'adozione di schemi di raffreddamento più efficienti, è possibile ridurre i costosi dispositivi a semiconduttore laddove la progettazione lo consente. La soluzione di IQevolution consiste nell'utilizzare un micro dissipatore di calore con capacità di raffreddamento su due lati, con una capacità di raffreddamento su un solo lato di 700 W e una capacità di raffreddamento su due lati di 1,4 kW. Quando si utilizzano i moduli Semitop prodotti dal produttore Semikron, è necessario posizionare solo 3 IQ Bigs 53 su 6 moduli per fornire la capacità di raffreddamento richiesta per una potenza di 210 kW. Il volume complessivo del sistema è stato notevolmente ridotto, con una riduzione del peso di circa 20 volte, da circa 10 chilogrammi a meno di 500 grammi, rendendolo estremamente vantaggioso nelle applicazioni sensibili al peso.
A seconda dei requisiti della soluzione, è possibile utilizzare diversi metalli e leghe metalliche per realizzare dissipatori di calore durante il processo di stampa 3D. I requisiti di resistenza al calore, conduttività termica, capacità di raffreddamento, dilatazione termica o conduttività determinano la scelta dei materiali del radiatore. Se necessario si possono utilizzare leghe speciali o sviluppare nuove combinazioni di metalli oppure produrre componenti misti composti da più materiali.
