Gegnheill kopar er hitauppstreymi hraðbraut, en hann þenst út eins og konsertína við upphitun. Í nákvæmri fjöl-lagsplötu getur þessi stækkun rifið hana í sundur frá aðliggjandi keramik- eða sílikoníhlutum. Kopar-wolfram (CuW) er hannað samsett efni sem teymir þessa villtu varmaþenslu með því að fella stífar, lítt-þenslu wolfram agnir í mjúkan, leiðandi koparinn. Verðið fyrir þennan víddarstöðugleika er greitt með örlítilli minnkun á getu efnisins til að dreifa hita hratt.
Undirstöðuatriði hitadreifingar
Hitadreifing, hraðinn sem hitinn dreifist í gegnum efni, er mikilvæga mælikvarðinn í hönnun plötunnar. Hreint kopar sýnir mjög mikla hitadreifingu, um 115 mm²/s, sem gerir það að verkum að hann er einstaklega fljótur að dreifa hita. Í CuW samsettu efni, með venjulega 20% til 40% volfram miðað við rúmmál, er dreifingin hlutfallslega lægri-kannski 70–90 mm²/s-vegna þess að wolfram leiðir hita á óvirkan hátt en kopar og eykur massa samsettsins.
Volframið virkar sem varma- og vélrænt akkeri, hægir á villtum útþenslu koparsins og dregur aðeins úr hitauppstreymi hans, á sama tíma og það varðveitir nægilega leiðni til að dreifa hita á áhrifaríkan hátt.
Hitastækkunarstuðull og víddarsamræmi
Helsti kosturinn við CuW samsett efni liggur í stillanlegum varmaþenslustuðli (CTE). CuW CTE er hægt að hanna á milli ~6,5 og ~9,0 ×10⁻⁶/gráðu, samanborið við ~17 ×10⁻⁶/gráðu fyrir hreinan kopar. Þessi sérsniðna stækkun gerir samsettu plötunni kleift að passa vel við CTE viðkvæma íhluti eins og sílikonplötur eða keramik undirlag.
Framleiðsla er venjulega framkvæmd með því að síast inn í gljúpa wolfram beinagrind með bráðnum kopar, sem skapar málmvinnslutengi sem sameinar varmaleiðni kopars og víddarstöðugleika wolframs. Samsett efni er því valið fyrir há-hálfleiðara hitadreifara og ákveðnar sérhæfðar hitaplötur þar sem fullkomin CTE samsvörun er ekki-viðræðuhæf. Verkfræðingar versla eitthvað af hitauppstreymi kopars fyrir algjöra víddarsamræmi.
CuW samsetning vs koparplötu varmaflutningshraði
Samanburður á CuW samsettum vs hitadreifingu koparplötu sýnir klassíska málmvinnslu málamiðlun:
solid kopar:Mikil hitadreifing (~115 mm²/s), hár CTE (~17 ×10⁻⁶/ gráðu), hröð hitadreifing, léleg víddarsamsvörun við keramik og sílikon.
CuW samsett:Miðlungs hitadreifing (~70–90 mm²/s), lágt og sérsniðið CTE (~6,5–9,0 ×10⁻⁶/ gráðu), örlítið hægari hitadreifing, frábær víddarsamsvörun við viðkvæm efni.
Volframinnihaldið virkar bæði sem hitauppstreymi og vélrænni sveiflujöfnun, sem tryggir að platan haldist flöt og fyrirsjáanleg við háan-hitahring, en veitir samt nægjanlega hitauppstreymi fyrir krefjandi notkun.
Niðurstaða
CuW samsett platan er meistaraverk málmvinnslumála. Það fórnar einhverju af hröðum hitadreifingu kopars til að öðlast ósveigjanlegan víddarstöðugleika wolframs, sem skapar samfelldan hitauppstreymi fyrir viðkvæmt undirlag. Í nákvæmni upphitun snýst besti árangur ekki alltaf um hámarkshraða-það snýst um að vera fullkomlega samhæfð við hitauppstreymi og vélrænni kröfur vinnuhlutans.
