Dispersor de calor

Un disipador de calor transfiere energía en forma de calor desde una fuente más caliente a un disipador de calor o intercambiador de calor más frío . Existen dos tipos termodinámicos: pasivos y activos. El disipador de calor pasivo más común es una placa o bloque de material con alta conductividad térmica , como cobre , aluminio o diamante. Un disipador de calor activo acelera la transferencia de calor mediante el gasto de energía en forma de trabajo suministrado por una fuente externa. ^{[ 1 ]}

Un tubo de calor utiliza fluidos dentro de una carcasa sellada. Los fluidos circulan de forma pasiva, por convección espontánea, que se activa cuando se produce una diferencia de temperatura umbral; o de forma activa, debido a un impulsor accionado por una fuente de trabajo externa. Sin circulación sellada, la energía puede transportarse mediante la transferencia de materia fluida, por ejemplo, aire frío suministrado externamente, impulsado por una fuente de trabajo externa, desde un cuerpo más caliente a otro cuerpo externo, aunque esto no es exactamente transferencia de calor según la definición física. ^{[ 2 ]}

Como ejemplo del aumento de entropía según la segunda ley de la termodinámica, un difusor de calor pasivo dispersa o distribuye el calor, permitiendo así una mejor utilización del intercambiador de calor. Esto puede incrementar la capacidad calorífica del conjunto, pero las uniones térmicas adicionales limitan dicha capacidad. Las elevadas propiedades de conductividad del difusor lo convierten en un intercambiador de calor de aire más eficaz que la fuente original (presumiblemente más pequeña). La baja conductividad térmica del aire por convección se compensa con la mayor superficie del difusor, lo que resulta en una transferencia de calor más eficiente.

Un disipador de calor se utiliza generalmente cuando la fuente de calor tiende a tener una alta densidad de flujo de calor (alto flujo de calor por unidad de área) y, por alguna razón, el intercambiador de calor no puede disipar el calor de manera efectiva. Por ejemplo, esto puede deberse a que se enfría por aire, lo que resulta en un coeficiente de transferencia de calor menor que si se enfriara por líquido. Un coeficiente de transferencia de calor suficientemente alto en el intercambiador de calor es suficiente para evitar la necesidad de un disipador de calor. El uso de un disipador de calor es una parte importante de un diseño económicamente óptimo para transferir calor de medios con alto a bajo flujo de calor. Algunos ejemplos incluyen:

• Fondo revestido de cobre en un recipiente de cocina de acero o acero inoxidable para estufa.
• Circuitos integrados refrigerados por aire, como un microprocesador.
• Refrigeración por aire de una célula fotovoltaica en un sistema fotovoltaico concentrador.

El diamante tiene una conductividad térmica muy alta . El diamante sintético se utiliza como soporte para circuitos integrados de alta potencia y diodos láser.

Se pueden utilizar materiales compuestos, como los compuestos de matriz metálica (CMM) de cobre-tungsteno , AlSiC ( carburo de silicio en matriz de aluminio), Dymalloy (diamante en matriz de aleación de cobre-plata) y E-Material ( óxido de berilio en matriz de berilio ). Estos materiales se utilizan a menudo como sustratos para chips, ya que su coeficiente de dilatación térmica puede igualarse al de las cerámicas y los semiconductores.

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  Dos módulos de memoria encapsulados en disipadores de calor de aluminio.
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  Comparación lado a lado de los disipadores de calor integrados (IHS) de AMD (centro) e Intel (laterales), comunes en sus microprocesadores.
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  Procesador AMD Athlon 64 X2 6000+ (ADA6000IAA6CZ, Windsor), al que se le está retirando el disipador de calor (proceso conocido como decapado o delidding). Este núcleo de CPU en particular está soldado al disipador de calor, lo que puede dañarlo o dificultar su extracción.

En mayo de 2022, investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y la Universidad de California, Berkeley, idearon una nueva solución que podría enfriar los dispositivos electrónicos modernos de manera más eficiente que otras estrategias existentes. Su método propuesto se basa en el uso de disipadores de calor que consisten en una capa aislante eléctrica de poli(2-cloro-p-xilileno) ( Parylene C) y un recubrimiento de cobre. Esta solución también requeriría materiales menos costosos. ^{[ 3 ]}

• Módulo informático
• grasa térmica
• Material de interfaz térmica

• Radiador de panel