Wärmemanagement Kühlkörper effektiv herstellen

Insbesondere in höheren Verlustleis-tungsbereichen erfolgt die forcierte Wärmeabfuhr von der Kühlkörperoberfläche häufig durch Fremdbelüftung (Axial-, Radial- oder Querstromlüfter). In diesen Fällen...

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CTX Thermal Solutions GmbH

N & H Technology GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Alutronic Kühlkörper GmbH & Co. KG

Insbesondere in höheren Verlustleis-tungsbereichen erfolgt die forcierte Wärmeabfuhr von der Kühlkörperoberfläche häufig durch Fremdbelüftung (Axial-, Radial- oder Querstromlüfter). In diesen Fällen ist das Vergrößern der Oberfläche entscheidend für die Leistungsfähigkeit eines Kühlkörpers. Bei den wirtschaftlich herstellbaren Strangpressprofilen waren dabei bisher fertigungstechnische Grenzen gesetzt. Eine modifizierte Strangpresstechnik und spezielle Extruder überwinden diese Limitationen.

Stranggepresste Profilkühlkörper konnten bisher den Anforderungen an eine erhöhte Wärmeabfuhr bei steigenden Verlustleistungen oft nicht genügen, da der Strangpressvorgang fertigungstechnische Grenzen bei Rippendichte, Rippenhöhe und Rippenstärke vorgab. Aus diesem Grund blieb oft nur der Weg, Einzelrippen (z.B. aus Aluminiumblech) in eine Grundplatte mit entsprechend vorgearbeiteten (z.B. gefrästen) Nuten einzukleben, einzupressen usw. (Bonded Fins). Dieses Verfahren ist kostenintensiv und es entstehen Wärmeübergangs-Widerstände an den Verbindungsstellen Rippen/Basis, die die Kühlkörper-Gesamtleistung verschlechtern.Bei den weiter steigenden Anforderungen an die Kühlleistung bei höheren Integrations- und Leistungsdichten bzw. sehr hohen Leistungsbereichen wird man auch künftig nicht ganz auf die Technologie der eingesetzten Kühlrippen verzichten können. Durch eine angepasste Strangpresstechnik in Verbindung mit speziell entwickelten Extruder-Werkzeugen ist man jedoch heute in der Lage, Kühlprofile einzurichten und zu liefern, die vielen dieser Anforderungen gerecht werden dürften. Bei Zungenverhältnissen (lichter Rippenabstand zur Rippenhöhe) von mehr als 1:15 sind Vergrößerungen der Kühlkörper-Oberfläche um das Zwei- bis Dreifache erreichbar. Auch bei Rippenstärken von 1 mm lassen sich ausreichende Bodenstärken realisieren, um eine gute seitliche Wärmeverteilung zu gewährleisten (s.Bild). Neben den Vorteilen einer wirtschaftlichen Fertigung gibt es bei diesem Verfahren keine Wärme-Übergangswiderstände von der Bodenfläche in die Rippen. Bei einer Fremdbelüftung ist die Leistungsfähigkeit des eingesetzten Lüfters und die entsprechende Abstimmung bzw. Anpassung der Rippenkonstellation des Kühlkörpers entscheidend. Durch entsprechende konstruktive Optimierungen bis hin zur thermischen Simulation lassen sich die optimalen Rippenverhältnisse für jeden Anwendungsfall ermitteln und fertigungstechnisch umsetzen. Die Mindestpressmengen für dieses Verfahren liegen, je nach Querschnitt, bei 500 bis 1000 kg.

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