कॉपर के टंगस्टन (CuW) कम्पोजिट प्लैटन की तापीय विसरणशीलता की तुलना ठोस कॉपर से कैसे की जाती है?

ठोस तांबा एक थर्मल सुपरहाइवे है, लेकिन गर्म होने पर यह कंसर्टिना की तरह फैलता है। एक सटीक बहुपरत प्लेटन में, यह विस्तार इसे इसके पड़ोसी सिरेमिक या सिलिकॉन घटकों से अलग कर सकता है। कॉपर टंगस्टन (CuW) एक इंजीनियर्ड कंपोजिट है जो कठोर, कम विस्तार वाले टंगस्टन कणों को नरम, प्रवाहकीय तांबे में एम्बेड करके इस जंगली थर्मल विस्तार को नियंत्रित करता है। इस आयामी स्थिरता की कीमत सामग्री की तेजी से गर्मी फैलाने की क्षमता में मामूली कमी के रूप में चुकाई जाती है।

थर्मल डिफ्यूसिविटी फंडामेंटल

थर्मल डिफ्यूसिविटी, वह गति जिस पर गर्मी किसी सामग्री के माध्यम से फैलती है, प्लेटन डिजाइन में महत्वपूर्ण मीट्रिक है। शुद्ध तांबा बहुत उच्च तापीय विसरणशीलता प्रदर्शित करता है, लगभग 115 मिमी²/सेकेंड, जिससे यह गर्मी वितरित करने में असाधारण रूप से तेज़ हो जाता है। CuW कंपोजिट में, आम तौर पर मात्रा के हिसाब से 20% से 40% टंगस्टन के साथ, विसरणशीलता आनुपातिक रूप से कम होती है {{5}शायद 70-90 mm²/s {{8}क्योंकि टंगस्टन तांबे की तुलना में कम प्रभावी ढंग से गर्मी का संचालन करता है और कंपोजिट के द्रव्यमान को बढ़ाता है।

टंगस्टन एक थर्मल और मैकेनिकल एंकर के रूप में कार्य करता है, जो तांबे के जंगली विस्तार को धीमा कर देता है और इसके थर्मल स्प्रिंट को थोड़ा कम कर देता है, जबकि प्रभावी गर्मी फैलाने के लिए पर्याप्त चालकता को संरक्षित करता है।

थर्मल विस्तार और आयामी सद्भाव का गुणांक

CuW कंपोजिट का प्राथमिक लाभ इसके थर्मल विस्तार (सीटीई) के ट्यून करने योग्य गुणांक में निहित है। CuW CTE को शुद्ध तांबे के ~17 ×10⁻⁶/ डिग्री की तुलना में ~6.5 और ~9.0 ×10⁻⁶/ डिग्री के बीच इंजीनियर किया जा सकता है। यह अनुकूलित विस्तार मिश्रित प्लेटन को सिलिकॉन वेफर्स या सिरेमिक सब्सट्रेट्स जैसे नाजुक घटकों के सीटीई से निकटता से मेल खाने की अनुमति देता है।

विनिर्माण आम तौर पर पिघले हुए तांबे के साथ एक छिद्रपूर्ण टंगस्टन कंकाल में घुसपैठ करके पूरा किया जाता है, जिससे एक धातुकर्म बंधन बनता है जो तांबे के ताप संचालन को टंगस्टन की आयामी स्थिरता के साथ जोड़ता है। इसलिए कंपोजिट उच्च {{1}पावर सेमीकंडक्टर हीट स्प्रेडर्स और कुछ विशेष हीटिंग प्लैटेंस के लिए पसंद की सामग्री है, जहां सही सीटीई मिलान गैर-परक्राम्य है। पूर्ण आयामी सामंजस्य के लिए इंजीनियर तांबे के कुछ थर्मल स्प्रिंट का व्यापार करते हैं।

CuW कम्पोजिट बनाम कॉपर प्लेटिन थर्मल डिफ्यूसिविटी

CuW कम्पोजिट बनाम कॉपर प्लैटन थर्मल डिफ़िसिटी की तुलना एक क्लासिक धातुकर्म समझौता दर्शाती है:

ठोस तांबा:उच्च तापीय विसरणशीलता (~115 mm²/s), उच्च CTE (~17 ×10⁻⁶/डिग्री), तीव्र ताप प्रसार, सिरेमिक और सिलिकॉन से खराब आयामी मेल।

CuW समग्र:मध्यम तापीय प्रसार क्षमता (~70-90 mm²/s), कम और अनुरूप CTE (~6.5–9.0 ×10⁻⁶/ डिग्री), थोड़ी धीमी गर्मी प्रसार, संवेदनशील सामग्रियों के लिए उत्कृष्ट आयामी मिलान।

टंगस्टन सामग्री एक थर्मल और मैकेनिकल स्टेबलाइज़र दोनों के रूप में कार्य करती है, यह सुनिश्चित करती है कि उच्च तापमान चक्र के तहत प्लेटन सपाट और पूर्वानुमानित रहता है, जबकि अभी भी मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त थर्मल प्रदर्शन प्रदान करता है।

निष्कर्ष

CuW कम्पोजिट प्लेटन धातुकर्म समझौते की उत्कृष्ट कृति है। यह टंगस्टन की अडिग आयामी स्थिरता हासिल करने के लिए तांबे की कुछ तीव्र तापीय प्रसारशीलता का त्याग करता है, जिससे संवेदनशील सब्सट्रेट्स के लिए एक सामंजस्यपूर्ण थर्मल प्लेटफॉर्म तैयार होता है। सटीक हीटिंग अनुप्रयोगों में, सबसे अच्छा प्रदर्शन हमेशा अधिकतम गति के बारे में नहीं होता है, बल्कि यह काम के टुकड़े की थर्मल और यांत्रिक आवश्यकताओं से पूरी तरह मेल खाने के बारे में होता है।