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Kühlkörper für Leistungselektronik

Neue Fertigungsverfahren sorgen für mehr Kühlleistung
Kühlkörper für Leistungselektronik

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Leistungsstarke Kühllösungen: Skived Fin-Kühlkörper (links) eignen sich für industrielle Computer mit kleinen Gehäusen; Kühlkörper, die mittels Reibrührschweißen gefertigt werden (rechts), besitzen eine optimale Wärmeleitfähigkeit zwischen Rippen und Basis. Foto: CTX Themral Solutions
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Auf der electronica 2018 stellt die CTX Thermal Solutions GmbH Rippenkühlkörper für die Leistungselektronik in den Mittelpunkt ihres Messeauftritts. Präsentiert werden anwendungsspezifische und Standardkühllösungen Kühlkörper, die aufgrund einer besonders wärmewiderstandsfreien Verbindung zwischen Kühlrippen und Basis extrem leistungsstark sind – darunter Skived Fin Kühlkörper und solche, die mittels Reibrührschweißen gefertigt wurden.

Kühlkörper mit geschabten Rippen

Elektronische Systeme mit Bauhöhen unter 30 mm, allen voran industrielle Computer mit besonders kleine Gehäusen (small form factor systems), stellen besonders hohe Anforderungen an die spezifische Leistungsdichte eines Kühlkörpers. Typische Kühllösungen für diesen Anwendungsfall sind die sogenannten Skived Fin Kühlkörper. Bei ihnen werden die Kühlrippen aus einem Aluminium- oder Kupferblock herausgeschabt. Diese spezielle Fertigungstechnik erlaubt besonders feine Rippen und eine hohe Rippendichte. Zudem sind die einzelnen Lamellen bei dieser Herstellungsmethode übergangslos mit der Kühlkörperbasis verbunden – ganz ohne die thermischen Widerstände, die unvermeidlich bei Löt-, Kleb- oder Pressverbindungen auftreten. Skived Fin Kühlkörper werden aufgrund ihrer hohen Kühlwirkung vor allem als CPU-Kühler in Serveranlagen eingesetzt – in der Regel als aktive Kühllösung in Kombination mit Systemlüftern, die für einen forcierten Luftstrom sorgen. Da die Werkzeugkosten vergleichsweise gering ausfallen, eignet sich dieses Verfahren auch für Serien mit geringen Stückzahlen.

Fertigungstechnologie für leistungsstarke Kühllösungen

Kühlkörper für die Leistungselektronik werden zunehmend mittels Reibrührschweißen (engl.: Friction Stir Welding, kurz FSW) gefertigt. Das innovative Kaltschweißverfahren wird zur Verbindung von Kühlkörperbasis und -rippen eingesetzt. Es ist eine recht junge Technologie, die erst 1991 erfunden wurde, und eignet sich speziell für die Herstellung von Kühlkörpern aus Aluminium.

Beim Reibrührschweißen erzeugt ein verschleißfestes, rotierendes Werkzeug so viel Wärme und Druck, dass die erwärmten Materialien quasi miteinander verrührt werden. Die so entstehenden Schweißnähte sind hochfest, absolut dicht und besitzen eine optimale Wärmeleitfähigkeit. Da unterhalb der Schmelzpunkte der Werkstücke gearbeitet wird, kommt es zu keinerlei Veränderungen des Materialgefüges und zu lediglich marginalen Verzugserscheinungen.

electronica, Stand A2.317

www.ctx.eu



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