Welche Arten von Heizkörpern gibt es

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Kühlkörper sind eine der wichtigsten Komponenten bei der Kühlung elektronischer Geräte. Für jede Wärmequelle, die nicht durch ihre eigene Leitungskühlung richtig gekühlt werden kann und effizienter gekühlt werden muss als ein Kühlkörper, ist ein Kühlkörper erforderlich, um die Wärme von der Quelle zu entfernen und sie durch optimierte Leitung oder Konvektion abzuleiten. Dieser Artikel beschreibt die beliebtesten passiven Kühlkörpertypen , Integration, Anpassung und wie Sie die richtige Fertigung und den richtigen Lamellentyp für Ihre Anwendung auswählen.

1: Ebene der gestanzten Platte

Plattenkühlkörper können gestanzt oder extrudiert werden. Gestanzte Kühlkörper werden aus Blech hergestellt, das einem fortschreitenden Stanzprozess unterzogen wird, bei dem jedem Metallstanzteil beim Durchlaufen der Stanzform Details und Funktionen hinzugefügt werden. Die Geometrien gestanzter Kühlkörper sind für bestimmte elektronische Gehäusetypen ausgelegt, um eine optimale Passform und Funktion auf der Leiterplatte zu gewährleisten. Diese Kühlkörper können passiv oder aktiv sein, basierend auf dem Hinzufügen von Lüftern, die normalerweise verwendet werden, um den Luftstrom durch die gesamte Platine oder das System zu erhöhen.

Vorteile

  • Ideal für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch (0–5 W)
  • Möglichkeiten zur schnellen und einfachen Montage
  • Geringe Betriebskosten
  • Skalierbare große Kapazität
  • Katalogoptionen für alle Pakettypen

Nachteile

  • Nicht verfügbar für Anwendungen über 5 W
  • Größenbeschränkungen, nicht größer als 50 mm
  • Kann nur in einer Einheit verwendet werden - kann nicht zum Kühlen mehrerer Wärmequellen verwendet werden

2: Extrudiertes Aluminium

Stranggepresstes Aluminium ist eine der beliebtesten und kostengünstigsten Herstellungsmethoden. Extrudierte Kühlkörper Die Größe variiert je nach Anwendung. Sie ist kleiner für Anwendungen auf Platinenebene und größer für Anwendungen mit mittlerer Leistung. Sie können je nach Form und Abstand der Lamellen für passive oder aktive Kühlung ausgelegt sein. Extrudierte Kühlkörper auf Platinenebene sind in Paketen wie BGAs und FPGAs üblich.

Die Wahl des richtigen extrudierten Kühlkörpers hängt stark vom gewünschten Formfaktor ab. Extrudierte Kühlkörper werden hergestellt, indem eine Profilform erstellt wird, die die Lamellendichte, -teilung und -länge sowie die Basishöhe und -breite bestimmt. Erweichtes Aluminium wird in die Form gedrückt, um einen langen Balken, einen sogenannten Rohbalken, mit demselben Profil und denselben Abmessungen wie die Form zu formen. Der Balken wird dann in kleinere Balken/Rechtecke in Standardform oder benutzerdefinierten Längen geschnitten. Diese werden weiter bearbeitet und fertiggestellt, um maßgeschneiderte Kühlkörper herzustellen. Der Prozess ist schnell, kostengünstig und skalierbar; deshalb ziehen viele Leute extrudierte Heizkörper zuerst in Betracht, wenn sie nach einer Lösung suchen.

Vorteile

  • Ideal für Anwendungen mit geringer bis mittlerer Leistung
  • Schnell und kostengünstig
  • Skalierbar für große Kapazitäten
  • Einfache Anpassung
  • Einteilige Konstruktion mit begrenztem Wärmewiderstand

Nachteile

  • Nicht für Hochleistungsanwendungen geeignet
  • Größenbeschränkungen, nicht größer als ca. 23 Zoll Breite und 47 Zoll Länge
  • Verarbeitungsbeschränkungen für größere Formate

3: Gedrehte Lamellenheizkörper

Drehen ist ein Verfahren zur Verarbeitung von aus einem einzigen Stück Metall gefertigten Materialien, bei dem Schichten aus dem oberen Teil der Basis in dünne Scheiben geschnitten werden. Diese Schichten werden senkrecht zur Basis gefaltet und der Vorgang wird regelmäßig wiederholt, um die Lamellen zu erzeugen. Die einteilige Konstruktion verringert den Wärmewiderstand, da sich zwischen den Lamellen und der Basis keine Nähte oder Materialien befinden. Das Verfahren ermöglicht auch hohe Lamellendichten und dünne Lamellengeometrien, was zu einer größeren Kühleroberfläche und einer höheren Wärmeübertragung führt.

 

Im Gegensatz zu Strangpressheizkörpern Heizkörper mit gedrehten Lamellen sind nicht von Werkzeugen und mehreren Schritten abhängig; stattdessen wird ein einziges Schneidwerkzeug verwendet, was die Werkzeugkosten senkt, die Designflexibilität verbessert und die Prototypenentwicklung beschleunigt.

Vorteile

  • Effizientere Kühlung und bessere Leistung
  • Dünne Lamellen und hohe Lamellendichte
  • Geringere Werkzeugkosten
  • Wirtschaftliche Kupferverarbeitung

Nachteile

  • Nicht für Hochleistungsanwendungen geeignet
  • Größenbeschränkungen
  • Dünne Lamellen können zerbrechlicher sein
  • Nicht förderlich für hohe Lautstärke
 

4: Geklebte und gelötete Lamellenkühlkörper

Geklebte Lamellenkühlkörper sind zweiteilige Baugruppen, die aus einer extrudierten oder bearbeiteten Basis mit Aussparungen oder Schlitzen und Lamellen bestehen, die mit einem wärmeleitenden Klebstoff (normalerweise Epoxid oder Lötmittel) verbunden sind. Um die strukturelle Integrität und die thermische Leistung zu verbessern, werden diese Strukturen manchmal gelötet, um die thermische und mechanische Bindung zu stärken.
Die Lamellen werden normalerweise aus einer Spule gestanzt oder aus dünnem Blech geschnitten, während die Basis normalerweise extrudiert, druckgegossen oder bearbeitet ist. Die Basis kann auch zusätzliche thermische Integration enthalten, wie eingebettete Wärmerohre oder Wärmeausgleichsplatten, um eine höhere Leistung zu erzielen. Durch die Unterstützung von mehr und längeren Lamellen und zusätzlicher Anpassung bieten verbundene Radiatoren eine höhere Leistung und eine größere Oberfläche bei geringerem Platzbedarf.

Vorteile

  • Geringerer Platzbedarf für platzbeschränkte Anwendungen
  • Hohe Wärmeleistung
  • Geeignet für Zwangskonvektion ohne Einschränkung der Luftstromlängen
  • Enger Lamellenabstand
  • Hohes Finnen-Seitenverhältnis
  • Einfache Integration und hohe Designflexibilität
  • Reduzierte Werkzeugkosten

Nachteile

  • Nicht für Anwendungen mit starken Vibrationen oder Stößen geeignet
  • Kann nicht verwendet werden, wenn ein Wärmewiderstand unter 0.01 °C/W erforderlich ist

5: Zipper Fin Kühler

Zipper-Fin-Stacks bestehen aus einer Reihe von einzeln gestanzten Blechlamellen, die gefaltet und mithilfe einer Verriegelungsfunktion zusammengezippt werden. Lamellenlängen und -abstände variieren je nach Stanzform. Die Lamellen können geschlossen werden, um einen Lamellenkanal zu bilden, oder offen gelassen werden, um je nach Anwendungsbedarf einen multidirektionalen Luftstrom zu ermöglichen. Lamellenstapel werden normalerweise an die Kühlerbasis oder an die Wärmerohre geschweißt, gelötet oder mit Epoxidharz verklebt, um eine vollständige thermische Baugruppe zu bilden. Die Verbindung der oberen und unteren Lamellen verbessert die mechanische Stabilität und macht den Kühler langlebiger. Zipper-Fin-Stacks bieten ein hohes Maß an Designflexibilität und können für hochintegrierte Lösungen mit einer Reihe von Technologien verwendet werden, von versenkbaren und transportablen Wärmerohren und Wärmeausgleichsplatten bis hin zu Lüftern und großen Systemen.

Vorteile

  • Hohe Wärmeleistung
  • Ideal für Zwangskonvektion
  • Einfache Integration und hohe Designflexibilität
  • Geringere Werkzeugkosten
  • Geringeres Gewicht
  • Kann zur Verbesserung der Wärmerohreffizienz verwendet werden
  • Verbesserte mechanische Integrität

Nachteile

  • Einige Einschränkungen bei niedrigen Wärmewiderstandsanforderungen

6: Gefaltete Flossen

Gefaltete Lamellen werden hergestellt, indem ein Blech einem Faltprozess unterzogen wird, um eine Vielzahl geometrischer Formen mit größerer Oberfläche zu erzeugen. Obwohl diese Lamellen in einer Reihe von Technologien verwendet werden können, einschließlich flüssigkeitsgekühlter Platten, werden sie häufig mit einer Basis verklebt oder verlötet, um einen Kühlkörper zu bilden.

Vorteile

  • Größere Oberfläche und höhere Lamelleneffizienz
  • Hohe Wärmestromdichte
  • Mehr Materialoptionen
  • Geringeres Gewicht

Nachteile

  • Am besten, wenn die Luft direkt zum Heizkörper geleitet wird
  • Es können höhere Kosten entstehen
 

7: Druckguss-Heizkörper

Druckguss-Heizkörper sind einteilige Konstruktionen. Sie werden hauptsächlich in großen Stückzahlen für Anwendungen hergestellt, bei denen es auf das Gewicht ankommt, die eine überragende Oberflächenqualität erfordern oder die eine hochkomplexe Geometrie aufweisen. Diese Lösungen werden hergestellt, indem eine wärmeleitende Legierung in eine kundenspezifische Form mit nahezu endformnaher Form gegossen wird. Anschließend werden die Teile leicht bearbeitet und nachbearbeitet, um das Endprodukt zu erhalten.

Vorteile

  • Ideal für Anwendungen mit hohem Volumen und hoher Leistung
  • Geeignet für komplexe Geometrien
  • Niedriger oder kein Wärmewiderstand

Nachteile

  • Hohe einmalige anfängliche Formkosten

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