6 wichtige Überlegungen zum Kühlkörperdesign

Kühlkörper spielen eine entscheidende Rolle bei der Übertragung der von elektronischen Bauteilen erzeugten Wärme an ein Kühlmedium. Bei diesem Prozess wird Wärme von Regionen mit höherer Temperatur (dem elektronischen Bauteil) in Regionen mit niedrigerer Temperatur (dem flüssigen Medium) durch Leitung, Konvektion, Strahlung oder eine Kombination dieser Methoden übertragen.

Die Wirksamkeit dieses passiven Wärmetauschers wird von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter Kühlmittelgeschwindigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Materialien der Wärmeschnittstelle und Verbindungsmethoden. Um einen Kühlkörper für bestimmte Anwendungen anzupassen, können genaue Parameter durch Modellierung und Analyse bestimmt werden. In diesem Artikel ist Winshare Thermal einer der führenden Anbieter Hersteller von Kühlkörpern, teilt sechs kritische Faktoren, die das Kühlkörperdesign beeinflussen.

1. Wärmewiderstand

Unter Wärmewiderstand versteht man den kumulativen Widerstand gegen den Wärmefluss zwischen der Form und dem Kühlmittel. Dazu gehören Resistenzen von:

· Der Bestandteil des Gehäuses

· Das Gehäuse zum Kühlkörper (Wärmeschnittstellenwiderstand)

· Die Wärmesenke zur sich bewegenden Flüssigkeit

Während der thermische Widerstand einen Näherungswert für die Modellierung thermischer Eigenschaften darstellt, ist er nicht für Systeme geeignet, die sich nicht im thermischen Gleichgewicht befinden. Dennoch kann die Analyse verschiedener Kühlkörperdesigns dabei helfen, Geometrien und Parameter zu bestimmen, die die Wärmeableitung maximieren. Fortschrittliche Modellierungstechniken wie die 3D-Wärmewiderstandsvernetzung können die Analyse thermischer Eigenschaften verbessern.

2. Materialien

Die Auswahl von Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist für ein effektives Kühlkörperdesign von entscheidender Bedeutung. Zu den gängigen Materialien gehören:

· Kupfer: Bietet hervorragende Wärmeleitfähigkeit, Beständigkeit gegen Mikroorganismen und Korrosion. Allerdings ist es dichter und teurer als Aluminium.

· Aluminium: Aluminium ist leicht und kostengünstig und eine weitere beliebte Wahl für Kühlkörper.

Andere Materialien wie Diamant und Verbundwerkstoffe (z. B. AlSiC, Dymalloy, Kupfer-Wolfram-Pseudolegierungen) werden aufgrund ihrer günstigen thermischen Eigenschaften ebenfalls in thermischen Anwendungen eingesetzt.

3. Anordnung, Form, Größe und Position des Kühlkörpers

Die Anordnung der Lamellen auf einem Kühlkörper hat erheblichen Einfluss auf die Strömung des Kühlmediums. Eine optimierte Anordnung verringert den Strömungswiderstand der Flüssigkeit, sodass mehr Luft durch den Kühler strömen kann. Auch die Form und das Design der Flossen beeinflussen die Leistung; Durch die Optimierung ihrer Form und Größe kann die Wärmeübertragungsdichte maximiert werden.

4. Elektronische Wärmeableitungseffizienz

Der Kühlkörper nimmt die Wärme des elektronischen Geräts auf und gibt sie an das umgebende Kühlmittel ab. Die Effizienz der Wärmeübertragung nimmt mit der Entfernung von der Basis des Kühlkörpers ab. Um die Gesamteffizienz zu verbessern, verwenden Sie Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit und reduzieren Sie das Seitenverhältnis der Rippen.

5. Thermische Schnittstellenmaterialien (TIMs)

Oberflächenfehler, Rauheit und Lücken können den thermischen Kontaktwiderstand erhöhen und sich negativ auf die Wirksamkeit der thermischen Lösung auswirken. Diese Defekte verringern die thermische Kontaktfläche zwischen den elektronischen Komponenten und dem Kühlkörper und verringern dadurch die Effizienz. Um dies zu mildern, werden thermische Schnittstellenmaterialien eingesetzt. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines TIM Faktoren wie den spezifischen Widerstand, den Kontaktdruck und die Größe der Oberflächenspalte.

6. Installationsmethoden für Kühlkörper

Die thermische Leistung eines Kühlkörpers kann durch die Wahl der geeigneten Befestigungsmethode des Kühlkörpers an der elektronischen Komponente optimiert werden. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl einer Methode sowohl thermische als auch mechanische Anforderungen. Zu den gängigen Befestigungstechniken gehören Abstandshalter, flache Federklammern, Epoxidharz und wärmeleitendes Klebeband.

Abschluss

Diese sechs Faktoren sind entscheidend für die Optimierung der Wärmeableitung beim Kühlkörperdesign. Um die Leistung Ihres Kühlkörpers zu verbessern, konzentrieren Sie sich auf diese Überlegungen. Wenn Sie fachkundige Beratung oder Unterstützung benötigen, wenden Sie sich gerne an Winshare, Ihren professionellen Anbieter von industrielle Kühllösungen. Wir sind hier, um Ihnen die zuverlässigste Beratung und Unterstützung zu bieten.