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Meccal | Progettazione e Produzione Dissipatori Estrusi

Technische information

FLÜSSIGKEITSGEKÜHLTE KÜHLPLATTEN

Material und mechanische Bearbeitungen

Das geringe Gewicht (2,7 g/cm³), die Wärmeleitfähigkeit (120 – 229 W/m• K), sowie die gute Verarbeitbarkeit sind die Eigenschaften, die das Aluminium zum Hauptmaterial für unsere LCP machen.

Abhängig von der Technologie für die Entwicklung des flüssigkeitsgekühlten Kühlplatte können verschiedene Materialtypen für die Basisplatten verwendet werden: außer der verbreitetsten extrudierten Lösung ist der verwendete Rohstoff auch in Form von heiß geformten Platten verfügbar. Maximale Abmessungsflexibilität sowie keine zusätzlichen Kosten für die Realisierung von entsprechenden Matrizen.

Falls auf der Zeichnung nicht abweichend angegeben, werden die Produkte mechanisch mit den allgemeinen Toleranzen bearbeitet, welche in der Norm ISO 2768-mK angegeben sind. Daher eine maximale Ebenheit von 0,05/100 mm und eine maximale Rauheit von Ra 1,6 µm. Sofern nicht anders angegeben, sollten Produkte, welche die vorgeschriebenen allgemeinen Toleranzen nicht einhalten, nicht automatisch zurückgewiesen werden, wenn die Funktionalität des Teils nicht beeinträchtigt ist.

Auswahl einer Kühlplatte

Flüssigkeitskühlung ist die effizienteste Weise für die Dissipation der Wärme, die von elektronischen Komponenten erzeugt wird.  Sie bietet Leistungen, die per Luftkühlung nicht erzielt werden können und sie verringert auch den Platzbedarf. 
Wie bei einem Luftkühlkörper werden die thermischen Leistungen einer LCP durch Messung des thermischen Widerstands RTH [K/W] ermittelt, der beschreibt, wie warm die Oberfläche wird (TMAX) bezogen auf die Temperatur der Kühlflüssigkeit (TIN), die im Inneren fließt, bezogen auf eine gegebene Wärmelast, die die durch die zu kühlenden elektronischen Vorrichtungen dissipierte Leistung darstellt (Pd). Der max. Wert des thermischen Widerstand einer Anwendung wird durch die folgende Formel bestimmt: 

Daher muss eine LCP mit einem thermischen Widerstand entwickelt und gestaltet werden, der nicht größer als der berechnete Widerstand sein darf. 

Die thermische Leistungsfähigkeit einer LCP ist vom Fluss der durchlaufenden Kühlflüssigkeit abhängig. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit bietet Mecc.Al die Möglichkeit der Montage besonderer Zubehörvorrichtungen an – von Turbulatoren oder Offset-Fin Layers – welche die Eigenschaft haben, die Turbulenz der Flüssigkeit zu erhöhen und damit eine höhere Effizienz der Wärmeleitung zu erzielen. 
Bei der Auswahl der Technologie zur Realisierung einer LCP muss besondere Sorgfalt auf den Typ und die Qualität der verwendeten Kühlflüssigkeit verwendet werden, um Korrosionsphänomene zu vermeiden. Bei einer stärkeren Aggressivität der Kühlflüssigkeit muss von Kanälen aus Aluminium zu solchen aus Kupfer oder rostfreiem Stahl gewechselt werden.  
Außerdem wichtig für die Dimensionierung eines flüssigkeitsgekühlten Kühlplatte ist die Festlegung des max. Werts des zulässigen Druckverlustes, identifiziert durch des Kühlsystem der Flüssigkeit am Auslasse der LCP. Bei Ansteigen des Werts des Flusses durch die LCP nimmt der Wert des thermischen Widerstands ab, während der des Druckverlustes steigt. 

 

Messung des thermischen Widerstands und des Druckabfalls

Die Grafiken der Werte des thermischen Widerstands und des Lastverlusts sind in Abhängigkeit vom Fluss der Kühlflüssigkeit angegeben. Dies sind Grafiken bezogen auf einige der zahlreichen möglichen Konfigurierungen der der verschiedenen Realisierungstechnologien. 
Jede einzelne Kühlplatte wird auf Grundlage der Projektspezifizierungen realisiert, um bereits in der Phase der Prototypenentwicklung ein optimiertes Produkt zu haben. Die technische Entwicklungsabteilung von Mecc.Al verfügt über ein modernes CFD-Berechnungssystem – SolidWorks Flow Simulation – das für die Konfigurierung der Kühlkanäle die Überprüfung der Übereinstimmung des thermischen Widerstands und des Druckverlusts mit den Spezifikationen des Projekts gestattet. 
Die in den Grafiken angegebenen Werte stammen aus thermischen Simulationen und Labortests gemäß dem auf der Zeichnung gezeigten Montagelayout sowie unter Berücksichtigung des Höchstwerts der Temperatur, der auf der Oberfläche der LCP erreicht wird. Das verwendete Kühlmittel ist Wasser ohne Zusatz bei einer Einlasstemperatur von 40 °C sowie einem Druck von 202.650 Pa.  
Bei der Technologie mit Gepresstem Rohr bestehen die Kanäle der getesteten Kühlplatten aus Kupfer, Durchmesser 10 mm und Wandstärke 1,5 mm. Bei abweichenden Materialien und Abmessungen des Rohrs auf die Grafiken “Tube Material correction factor” und “Tube Dimension correction factor” zur Bestimmung des Multiplikationsfaktors, die auf die angegebenen Werte des thermischen Widerstands und des Druckverlustes angewendet werden muss. 
Die planerische Flexibilität der Flüssigkeitstechnologie von Mecc.Al bietet verschiedene Möglichkeiten für die Positionierung des Einlasses und des Auslasses der Kühlflüssigkeit sowie verschiedene Typen von montierten Verbindungen. 

Standard-Anschlüsse: 

  • Anzuschweißende Anschlüsse aus Messing mit Gewinde GAS innen/außen oder Schlauchanschluss
  • Anschlüsse mit Kupplung aus Edelstahl/Messing

Kundenspezifische Anschlüsse nach Zeichnung: 

  • Gedrehte Anschlüsse aus Kupfer/Messing zum Verschweißen 
  • Anschlussblöcke aus Kupfer, geschweißt an die Kanalenden und mechanisch montiert auf der Basisplatte 
  • Anschlüsse oder Blöcke aus Aluminium, angelötet oder mechanisch montiert

Oberflächenbehandlungen:
Eloxierung, Passivierung und Vernickelung, anwendbar unabhängig von der verwendeten Konstruktionstechnologie, haben eine zu vernachlässigende Wirkung auf die thermische Leistungsfähigkeit. Sie werden vor allem zur Verbesserung des Oberflächenwiderstands verwendet. 
Jede einzelne von Mecc.Al produzierte Kühlplatte wird einem Dichtigkeitstest unterzogen und mit einer fortlaufenden Tracking-Nummer versehen. 
Die angegebenen technischen Daten stammen aus Labortests und thermischen Simulationen und sind als zuverlässig anzusehen. Da die realen Situationen jedoch von denen im Labor abweichen können, empfehlen wir die realen Einsatzbedingungen der Kühlplatte durch einen empirischen Test zu überprüfen. 

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