Lösungen zur Kühlung

Mersen setzt eine Reihe von Kühltechnologien (Luft, Phasenwechsel, Flüssigkeit) ein, die an nahezu jede Anwendung in jeder Branche angepasst werden können. Unsere Produkte werden individuell entwickelt, um Ihnen die beste Lösung für Ihre anspruchsvollen Anwendungen zu liefern.

 

 

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TECHNISCHE DIENSTLEISTUNGEN: Von der Entwicklung über den Prototyp zur Produktion

Wir bei Mersen helfen unseren Kunden bei der gesamten Entwicklung ihrer Konzeptlösungen: von den ersten Phasen, in denen die Anforderungen ermittelt werden, bis zur Produktion und Logistik am Ende des Prozesses. Dank unserer Beteiligung an Gruppen zur thermischen Forschung und unserer Entwicklungsarbeit bei einer Reihe sehr anspruchsvoller Anwendungen auf der ganzen Welt können wir die größte Auswahl geeigneter und marktgerechter Lösungen anbieten. Mersen führt thermische Prüfungen für alle luftgekühlten Produkte und Heatpipe-Baugruppen im neuen hauseigenen Thermiklabor durch.

 

 

Mersen entwickelt, baut und führt thermische Tests an Prototypen aus, um zu gewährleisten, dass die Leistungsanforderungen unserer Kunden erfüllt werden. Finden Sie heraus, wie wir Ihnen helfen können. Sprechen Sie uns heute noch an:

Nordamerika – Rochester, NY, USA
E-Mail: Thermal.MIS@thm.mersen.com
Anwendungssupport Tel.: +1 585 784 2500

Europa - Frankreich
E-Mail: cooling.lmr@mersen.com
Anwendungssupport Tel.: +33 (0)4 76 81 45 45

Asien - China
Anwendungssupport Tel.: +86 21 6760 2388

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FABFIN

 

Welche Rippendichten und Rippenverhältnisse sind aktuell bei den Rippenkühlkörpern Mersen Fabfin lieferbar?

Mersen Fabfin Rippenkühlkörper umfassen aktuell die Varianten MF, AF, DF und FF mit Mittenabständen der Rippen (cc) von 3,43, 5,49, 6,86 und 8,51 mm bzw. 7,4, 4,6, 3,7 und 3,0 Rippen pro Zoll (fpi). Die maximalen Verhältnisse zwischen Rippenhöhe und Abstand betragen bei MF 22:1, AF 30:1, DF 27:1 und FF 20:1. Der Mersen Kühlkörper mit dem höchsten Verhältnis ist der Hollow Fin mit der DF-Grundplatte. Er hat ein maximales Verhältnis von Rippenhöhe zu Abstand von 48:1. Vergleichbare einteilige Strangguss-Kühlkörper auf dem Stand der Technik erreichen aktuell maximale Rippenverhältnisse von nur rund 15:1. Mersen verwendet zurzeit stranggepresste Rippen mit Dicken von 1,04, 1,52 und 2,4 mm.

 

Wie gut ist die mechanisch kaltgeformte Rippenverbindung der Mersen Fabfin?
 

Die patentierte geformte Rippenverbindung von Mersen ist im Vergleich zu gleichwertigen aus einem soliden Metallblock gefrästen Rippen getestet worden. Thermische Tests haben ergeben, dass ein Unterschied bei der thermischen Gesamtleistung der Kühlkörper nicht messbar ist.

 

Was ist mit der mechanischen Integrität und der langfristigen Zuverlässigkeit?

Zugprüfungen sind durchgeführt worden und haben ergeben, dass die Rippen brechen bzw. ausfallen, bevor irgendwelche Anzeichen einer Trennung zwischen dem Fuß der Rippe und der Grundplatte auftreten. Es sind Vibrationstests in drei Achsen mit Sinus-Sweeps der Resonanzfrequenzen von 5 - 200 Hz, einer Eingangsbeschleunigung von 0,5 g, einer Verweilzeit von 1 Stunde sowie 12stündige Dauer-Sweeps von 5 - 200 Hz mit 0,3 g durchgeführt worden. Bei den mechanisch kaltgeformten Rippenanschlüssen haben sich keine Gründe für Bedenken gezeigt.

 

Mersen hat zu keiner Zeit Hinweise auf Ausfälle oder Gründe für Bedenken aus Anwendungen im Feld erhalten, wobei zahlreiche Einsätze in stark korrosiven Umgebungen stattgefunden haben.

 

Kann ich gemischte Rippenhöhen und deren Anordnung in der Grundplatte spezifizieren?

Ja, nahezu ohne Einschränkungen. Montageflansche an den Rändern der Grundplatte sind recht häufig.

 

Was ist die maximal verfügbare Rippenhöhe bei Fabfin?

Bei den Rippenabständen AF, DF und FF beträgt die maximale Rippenhöhe 118 mm. Die Rippenhöhe von 118 mm ist für geriffelte (7% mehr Oberfläche), geriefte (2% mehr Oberfläche) und flache Rippen verfügbar. Beim Abstand MF beträgt die maximale Rippenhöhe 49 mm.

Die beliebteste Dicke der Grundplatte ist 12,7 mm (1/2 Zoll). Welche anderen Dicken können spezifiziert werden?

Die dünnste Grundplatte (nur im Fly-Cut-Verfahren möglich) hat eine Dicke von 8 mm (0,315 Zoll). Die dickste Grundplatte, die wir liefern können, hat 64 mm. Wegen Beanspruchungen, die während des Kaltverformens in der Grundplatte auftreten, haben wir jedoch einige Leitlinien, um ein Durchbiegen zu verhindern.

* Falls der Kühlkörper kleiner als 127 mm x 127 mm (5” x 5”) ist, kann die Dicke der Grundplatte weniger als 3/8” betragen
* Falls die Grundplatte zwischen 127 und 304,8 mm breit mal 127 und 304,8 mm (5” bis 12”) lang ist, beträgt die Mindestdicke der Grundplatte 3/8”.
* Falls die Grundplatte größer als 304,8 mm x 304,8 mm (12” x 12”) ist, muss die Grundplatte mindestens ½” dick sein.

Für besondere Dicken der Grundplatte wenden Sie sich bitte an unsere Entwicklungsabteilung. Wir arbeiten ständig daran, unsere Fähigkeiten weiter auszubauen. Sie erreichen uns unter 1-800-388-5428 oder bei der Anwendungsabteilung.

 

Kann der Fabfin-Kühlkörper sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Temperaturen gelagert bzw. betrieben werden?

Ja, Tests der Lebensdauer haben keine Beeinträchtigung der kaltverformten Verbindung zwischen Rippe und Grundplatte im untersuchten Temperaturbereich von -40 bis 125 °C ergeben. Wenn für Rippen und Grundplatte der gleiche Werkstoff verwendet wird, verhindert dies eventuelle Probleme durch thermische Ausdehnung. Falls verschiedene Metalle verwendet werden, hat Mersen bereits hausinterne Prozesse erstellt, um Probleme mit thermischer Ausdehnung zu vermeiden.

 

Wie vermeidet Mersen Korrosion zwischen den Oberflächen, wenn verschiedene Metalle verwendet werden?

Für alle Arten von Lösungen mit verschiedenen Metallen verwendet Mersen eine speziell für Schnittstellen aus Aluminium und Kupfer entwickelte Masse für elektrische Verbindungen.

 

Wie können verschiedene Metalle in einem Fabfin-Kühlkörper eingesetzt werden?

Sie können bei jedem Fabfin vorgeben, ob Sie Kupfer oder Aluminium als Werkstoff für die Grundplatte wünschen. Sie können auch für jede Rippe einzeln das Material vorgeben. Alle Rippen können aus Kupfer gefertigt werden, um bessere Eigenschaften gegenüber Aluminiumrippen zu erreichen. Oder Sie setzen nur einige Kupferrippen an Hotspots ein und beim Rest Aluminium, um die Kosten niedrig zu halten.

 

Kann ein Fabfin-Kühlkörper in geschmolzenes Aluminium getaucht werden, um eine gegossene/gefertigte Baugruppe herzustellen?

Ja, Mersen liefert die Fabfin-Familie so, dass sie für diese Anwendung geeignet ist.

Aus welchen Aluminium-Legierungen werden Fabfin-Kühlkörper hergestellt?

Legierung 6063-T5 für Rippen und Grundplatte wegen der hohen thermischen Leitfähigkeit und der guten Bearbeitbarkeit. Gelegentlich wird für die Rippen Legierung 1100H4 verwendet.

 

Kann Fabfin eloxiert werden?

JA. Die perfekte mechanische Verbindung zwischen Rippen und Grundplatte ermöglicht eine gleiche elektrische Stromdichte durch den Körper des Kühlkörpers und sorgt so für eine ausgezeichnete eloxierte Oberfläche. Dies ist nur mit Aluminium-Kühlkörpern möglich. Bei der Eloxierung wird die Baugruppe in eine Schwefelsäurelösung getaucht, was bei Kupfer zu Problemen führen würde.

* Schwarze und klare Eloxierungen können wir aus unserem Werk liefern.
 

 

Was ist die maximal verfügbare Größe der Fabfin-Grundplatte?

Die größte Fabfin-Grundplatte ist zurzeit 521 mm breit (20,5 Zoll; über die Rippen) x 1250 mm (49 Zoll) lang. Größere kundenspezifische Ausführungen werden durch Zusammenschweißen hergestellt.

 

Kostet der Fabfin-Kühlkörper als Produkt mehr als ein durchgehendes stranggepresstes Teil?

Euro für Euro lautet die Antwort beim Rohmaterial NEIN. Das Verbinden einer Vielzahl stranggepresster Rippen mit einer stranggepressten Grundplatte führt zu Mehrkosten, die jedoch nicht erheblich sind. Die Entwicklung von Prototypen für Kühlkörper mit Fabfin ist schneller und billiger als die Herstellung von Werkzeugen für ein durchgehendes stranggepresstes Teil. Ziel von Mersen ist es, in naher Zukunft Fabfin zum gleichen Preis wie ein durchgehendes stranggepresstes Teil zu liefern.

 

Welche Art von vorschriftsgemäßen Oberflächen kann Mersen liefern?

RoHS

* Ab Juli 2006 ist eine goldfarbige/klare Beschichtung aus sechswertigem Chrom nicht mehr zugelassen.
* Mersen stellt auf eine vorschriftsgemäße klare Beschichtung aus dreiwertigem Chrom um.
* Schwarze und klare Eloxierungen sind vorschriftsgemäß.
* Vernickelung per Elektrolyse ist vorschriftsgemäß.
* Lötfähige bleifreie Kabelschuhe sind vorschriftsgemäß.

 

Kühlkörper mit DOPPELTER GRUNDPLATTE

 

Was ist ein Kühlkörper mit doppelter Grundplatte?

Dies ist ein kaltgeformter Kühlkörper mit einer Grundplatte an jedem Ende der Rippen. Die Wärme kann über beide Grundplatten abgeleitet werden. Vorteile des Kühlkörpers mit doppelter Grundplatte sind der geringe Platzbedarf und der sehr viel höhere Wirkungsgrad.

 

AQUASINK

 

Wie ist die Mersen Aquasink aufgebaut?

Die Mersen Aquasink Cold-Plate-Kühlkörper werden aus Aluminium 6061-T6 gefertigt. Sie haben tiefgebohrte Durchgänge mit kreisförmigem Querschnitt, die in einem mechanischen Verfahren mit Ausdehnung durch einen Dorn mit Kupferröhren versehen werden. Die Verbindung zwischen den Röhren und der Aluminiumwandung hat einen Kontaktdruck von mehreren Hundert PSI, wodurch der Übergangswiderstand an der Verbindung praktisch vernachlässigbar ist. Der Aufbau der Aquasink erlaubt es den Elektronikentwicklern, Bauteile auf beiden Oberflächen der Platte anzuordnen, und er erlaubt ein leichtes Bohren und Gewindeschneiden zwischen den Durchgängen der Röhren.

 

Wann würde ich eine flüssigkeitsgekühlte Aquasink statt eines luftgekühlten Kühlkörpers mit Rippen einsetzen?

Üblicherweise braucht Ihre Anwendung bei Verlustleistungsdichten über 30 - 40 W/cm² eine Flüssigkeitskühlung, um an der Oberfläche eine sichere Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten. Die flüssigkeitsgekühlte Lösung benötigt ein Kühlsystem, das einen typischen Durchfluss von 5 l/min. (ca. 1 USgpm) liefert.

 

Wie würden Sie eine Cold-Plate aus Kupfer mit dem Aquasink-Produkt vergleichen?

Kupfer hat gegenüber Aluminium rund die doppelte Wärmeleitfähigkeit (typisch 400 gegenüber 200 W/mK), wiegt jedoch das Dreifache (typ. 8900 gegenüber 2700 kg/m³) und ist etwa doppelt so teuer. Da Werkstoff und Flusswiderstand Teil des Gesamtbeitrags zur Oberflächentemperatur sind, ist im günstigsten Fall eine um 20% niedrigere Temperatur möglich. Kosten und Gewicht in Verbindung mit einer geeigneten Konstruktion sprechen gewöhnlich für die leichtere und günstigere Aquasink aus Aluminium.

 

Kann die Aquasink eloxiert werden?

NEIN. Das Eloxieren erfolgt durch Eintauchen der Baugruppe in eine Schwefelsäurelösung. Dabei würden die Kupferröhren angegriffen.

 

Kann Aquasink verchromt werden?

Klare Verchromung JA, goldfarbene Verchromung NEIN. Die Kupferröhren vertragen sich nicht mit der goldfarbenen Verchromung.

 

STRANGPRESSTEILE

 

Wann und warum würde ich ein Strangpressteil statt eines leistungsfähigeren Mersen Fabfin-Produkts einsetzen?

Mersen produziert auch einteilige Rippenkühlkörper aus Aluminium als Strangpressteile. Verwendet wird Aluminium 6063-T5. Sie sind in den typischen Kammformen sowie anderen Rippenanordnungen lieferbar. Sie sind derzeit auf maximale Dichten von 2 bis 5 fpi und typische Rippenverhältnisse von 2:1 bis 5:1 beschränkt (bei einigen in der Serie bis max. 10:1). Typischerweise können Strangpressteile in Anwendungen mit natürlicher Konvektion (d.h. Kühlkörper ohne Lüfter) und Anwendungen mit Zwangsbelüftung eingesetzt werden, wo die thermischen Anforderungen nicht so hoch sind. Sie sind außerdem im Profilvolumen auf ein kreisförmiges Profil mit 12 Zoll beschränkt; darüber hinaus steigen die Kosten für die Pressform und die Herstellung rapide an.

 

HYPERCOOL

 

Was ist der Hypercool-Kühlkörper?

Dieser flüssigkeitsgekühlte Kühlkörper liefert maximale Leistung bei der Flüssigkeitskühlung. Der Weg für das Kühlmedium wird in zwei Platten gefräst, die anschließend verlötet oder hartverlötet werden. Der Flüssigkeitspfad ist darauf ausgelegt, die Leistung des Kühlkörpers auf der Grundlage des Layouts der Wärmequelle und der maschinellen Bearbeitung zu optimieren.

 

Worin unterscheidet sich Hypercool von Aquasink?

Aquasink unterliegt Beschränkungen dadurch, wie eng die Röhren beieinander angeordnet werden können. Bei Hypercool wird der Flüssigkeitspfad gefräst und unter den heißesten Wärmequellen können noch mehr Durchgänge angeordnet werden. Je mehr Zeit die Flüssigkeit unter Ihrer Wärmequelle verbringt, desto mehr Wärme nimmt sie auf.

 

UNTERSTÜTZUNG DURCH THERMISCHE MODELLIERUNG

 

Was kann ich mit dem neuen Mersen Online-Softwarewerkzeug erreichen?  

Mit R-Tools können die Elektronikentwickler interaktiv, sehr schnell und präzise ihre eigenen Kühlkörper aus den von Mersen angebotenen Produkten erstellen. Es werden unterstützende Bibliotheken von elektronischen Bauteilen, Schnittstellenwerkstoffen und Lüftertypen zur Auswahl angeboten. Häufig möchten Elektronikdesigner ihre eigenen Szenarien durchspielen. R-Tools bietet ihnen diese Flexibilität. Ihre Entwicklungszeiten werden erheblich verkürzt.

 

Wie ist dies im Vergleich zu den komplizierteren Vorhersagen mit CFD oder experimentellen Verfahren?

R-Tools erlaubt eine genaue thermische 3D-Modellierung des Kühlkörpers bei luftgekühlten Rippenkühlkörpern oder flüssigkeitsgekühlten Ausführungen. Die Lösungen sind anhand von CFD bzw. experimentellen Ergebnissen validiert worden. Keine Sorge – Der Anwender wird zur Technik informiert und weiterer Support in dieser Hinsicht ist immer verfügbar, damit Sie Ihre Vorhersagen mit Zuversicht treffen können.

 

ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN

 

Wie kann Mersen Ihnen helfen, den Kühlkörper für Ihre Anforderungen zu entwerfen und zu optimieren?

Wir können Ihnen mit den folgenden Leistungen helfen:

* Frühe Zusammenarbeit bei einem neuen Produkt, um Ihnen bei der Entwicklung eines neuen Kühlkörpers zu helfen, mit dem Sie arbeiten können.
* Unterstützung bei der thermischen Entwicklung auf Anfrage
* Teilen von Fähigkeiten und Ressourcen
* Verkürzung der Entwicklungszeit und innovative thermische Entwicklungen

Sie erreichen uns unter 1-800-388-5428 oder über die Anwendungsabteilung. Wir freuen uns darauf, mit Ihnen zu sprechen und Ihnen bei der Lösung Ihrer thermischen Probleme zu helfen.

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