Hochleistungskühlkörper für passgenaue Kühlung von elektrischen Antriebstechnologien

Bei der Umformung von elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen entsteht Verlustwärme, die über einen Kühlkörper abgeführt werden muss, um den Leistungshalbleiter vor Überhitzung und Beschädigung zu schützen. Die Hochleistungskühlkörper von CTX sind für den Einsatz in elektrischen Antriebstechnologien wie Wechselrichter und Frequenzumrichter bestens geeignet. Die applikationsspezifischen Kühlkörper sind besonders kompakt und leistungsstark.

Hochleistungskühlkörper von CTX:

  • Extrudierte Kühlkörper
  • Crimped Fins: mit eingepressten Rippen
  • Bonded Fins: mit geklebten Rippen
  • Skived Fins: mit geschabten Rippen
  • Reibrührgeschweißte Kühlkörper (FSW)
  • Hartgelötete Kühlkörper
  • Kaltfließgepresste Kühlkörper
  • Flüssigkeitskühlkörper

Vorteile von Hochleistungskühlkörpern:

  • Applikationsspezifische Lösungen
  • Leistungsstark und kompakt
  • Geringe Übertragungsflächen
  • Direkter Kontakt zum elektronischen Bauteil
  • Extrem effektive Wärmeableitung

Extrudierte Kühlkörper – Profil- bzw. Rippenkühlkörper

Die Aufgabe eines Kühlkörpers ist die schnelle, effiziente Entwärmung von Leistungselektronik. Voraussetzung hierfür ist eine möglichst große wärmeleitende Oberfläche. Die klassische Kühlkörperbauform ist daher der Rippenkühlkörper in den unterschiedlichsten Ausprägungen. Je nach Anwendungsfall, also je nach erforderlicher Kühlleistung und zur Verfügung stehendem Bauraum, kommen unterschiedliche Materialien, Kühlkörperdesigns und Fertigungsmethoden zum Einsatz.

Kühlkörperbasis und -rippen können wahlweise mittels Druckgussverfahren in einem Stück gefertigt, miteinander verpresst, verklebt oder hartgelötet werden. Relativ neue Methoden sind das Reibrührschweißen, das Kaltfließpressen und das Ausschaben der Rippen aus dem Block.

CTX Rippenkuehlkörper

Standardausführung oder anwendungsspezifische Kühllösung

CTX bietet klassische Rippenkühlkörper in den unterschiedlichsten Geometrien und Varianten an. Zum Standard zählen Lamellen-, Kammprofil- und Fingerkühlkörper sowie Kleinstkühlkörper

  • Breite: 12,4 mm bis 750 mm
  • Wärmewiderstände (Rth): 81,6°C/W bis 0,04°C/W
  • Gewicht: 130g/m bis 75,1 kg/m

Optimierung durch CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredelung

Eine nachträgliche CNC-Bearbeitung nach Zeichnungsvorgabe gleicht die unvermeidlichen Toleranzabweichung bei Strangguss aus. Sie führt damit zu einem besseren Kontakt zwischen der elektronischen Komponente und dem Kühlkörper. Der Wärmeübergangswiderstand verringert sich und die Wärmeleitung wird optimiert. Die Oberflächenveredelung durch Eloxierung, Pulverbeschichtung, Chromatierung oder Lackierung dient dem Korrosionsschutz.

Aluminium-Stranggusskühlkörper

Bei der Herstellung klassischer Profilkühlkörper wird das Metall – in der Regel eine Aluminium-Stranggusslegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von 180 W/mK – durch eine Matrize gepresst. Die individuelle Gestaltung dieses Extrusionswerkzeugs gibt das Kühlkörperdesign vor. Einmal angefertigt, können auf diese Weise mit einer Matrize beliebig viele Kühlkörper produziert werden.

Vorteile:

  • Hohe Leistung
  • Geringe Stückkosten

SuperPower-Kühlkörper – leicht und kompakt

Die hocheffizienten SuperPower-Hochleistungskühlkörper stellen eine Alternative zu Flüssigkeitskühlkörpern und Stranggussprofilen dar. Die SuperPower-Kühlkörper besitzen die gleichen technischen Eigenschaften wie herkömmliche Stranggussprofile, sind jedoch um bis zu 40 % leichter und kompakter als diese. Sie erreichen bei deutlich niedrigeren Kosten fast die gleiche Kühlleistung wie Flüssigkeitskühlkörper. Sie kommen aufgrund dieser Eigenschaften in Power-Management-Lösungen zum Einsatz, insbesondere bei Rechenzentren. CTX bietet ein breites Produktspektrum an SuperPower-Kühlkörpern für die Leistungselektronik.

SuperFins – Hochleistungskühlkörper mit eingepressten Rippen

Besonders leistungsstark und kompakt sind die SuperFins-Hochleistungskühlkörper mit Kupfer- oder Aluminiumbodenplatten und eingepressten Rippen. Gegenüber den SuperPower-Kühlkörpern lässt sich die Oberflächentemperatur um bis zu weitere 20 % reduzieren. SuperFins eignen sich damit ideal für den Einsatz in Applikationen, bei denen eine starke Wärmeentwicklung auftritt, zum Beispiel in der Rundfunktechnik, bei der Stromübertragung oder UPS-Systemen, und sind damit sogar eine effiziente Alternative zu Flüssigkeitskühlkörpern.

Skived Fins – Effiziente Kühlung für Small Form Factor Systems

Elektronische Systeme mit Bauhöhen unter 30 mm, allen voran industrielle Computer mit besonders kleinen Gehäusen (small form factor systems), stellen besonders hohe Anforderungen an die spezifische Leistungsdichte eines Kühlkörpers. Typische Kühllösungen für diesen Anwendungsfall sind 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

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.

Reibrührschweißen

Kühlkörper für die Leistungselektronik werden zunehmend mittels Reibrührschweißen (engl.: Friction Stir Welding, kurz FSW) gefertigt. Das innovative Kaltschweißverfahren wird zur Verbindung mehrerer Kühlkörperbasismodule eingesetzt. So können große Kühlkörperbreiten bei gleichzeitig großer Rippenhöhe erreicht werden. 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.

Vorteile:

  • weder Zusatzwerkstoffe noch Schutzgase erforderlich
  • gleichmäßige, hochbelastbare Schweißnähte
  • keine Schweißporen
  • absolut dichte Verbindungen
  • relativ niedrige Temperaturen und damit wenig Verzug
  • gleichmäßige Wärmeleitfähigkeit
CTX

Hartgelötete Hochleistungskühlkörper

Hartgelötete Hochleistungskühlkörper bieten dieselben technischen Eigenschaften wie Druckgussprofile, sind aber bis zu 40 % leichter und kompakter. Denn anders als bei herkömmlichen Kühlkörpern in Modulbauweise, bei denen die einzelnen Elemente verklebt oder kaltgeschweißt werden, treten bei hartgelöteten Kühlkörpern keine mechanischen oder thermischen Lücken an der Basis der Kühlrippen beziehungsweise zwischen den einzelnen Kühlkörperkomponenten auf. Denn beim Hartverlöten wird die Molekularstruktur der einzelnen Module bei hohen Temperaturen miteinander vernetzt. Das Ergebnis: Minimalste Übergangswiderstände.

Bis zu 40% leichter
und kompakter als
Aluminium-Druckgusskühlkörper

Kaltfließgepresste Kühlkörper

Kaltfließgepresste Kühlkörper aus Reinaluminium (AL1070/AL1050) oder Reinkupfer (CU1100/CU1020) besitzen exzellente thermische und mechanische Eigenschaften. Ihre spezielle Rippenform und deren Anordnung sorgen für sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten. Dies führt bereits bei natürlicher Konvektion zu optimalen Kühlleistungen. Ebenfalls günstig auf die Kühlwirkung wirken sich die extrem homogene Materialstruktur und das besonders dichte Gefüge aus. Sie steigern die thermische Leitfähigkeit. Obwohl typischerweise rund und symmetrisch aufgebaut, sind auch individuell geformte Fließpressteile herstellbar. Eine Nachbearbeitung ist aufgrund der hohen Oberflächenqualität und Formgenauigkeit nicht erforderlich.

Kaltfließgepresste Stift-Kühlkörper

Kaltfließgepresste Kühlkörper eignen sich damit hervorragend für die Kühlung von Hochleistungs-LEDs, können aber auch in zahlreichen anderen Anwendungen kleinere Aluminium-Druckguss-Kühlkörper ersetzen.

Erfahren Sie hier mehr über Kaltfließgepresste Kühlkörper!

Flüssigkeitskühlkörper für die aktive Kühlung von Hochleistungselektronik

Für Anwendungen, bei denen passive oder lüftergestützte Kühllösungen an ihre Grenzen stoßen, bietet CTX anwendungsspezifische, effiziente Flüssigkeitskühlkörper an. Direkt am Hotspot montiert, transportieren die kompakten, leistungsstarken Kühlkörper die Wärme zügig ab.

Vorteile von Flüssigkeitskühlkörpern:

  • Extrem hohe Leistungsdichte
  • Bis zu 25 % effektiver als lüftergestützte Kühllösungen
  • Geringe Übertragungsfläche
  • Wirkung direkt am Hotspot
  • Applikationsspezifische Fertigungsverfahren
CTX Flüssigkeitskühlkörper
CTX - kühlend

Aktive und passive Kühlung mittels
Luft, Flüssigkeiten oder Heatpipes

CTX - leistungsstark

Leistungsstarke Kühllösungen für eine
schnelle und effiziente Wärmeableitung

Anwendungsspezifische Kühllösungen
nach Kundenvorgaben

ÜBER CTX THERMAL SOLUTIONS

CTX Thermal Solutions GmbH ist ein Full-Line-Anbieter von kundenspezifischen und standardisierten Kühllösungen. Das Unternehmen mit Sitz im nordrhein-westfälischen Nettetal verfügt über eine umfassende technische Kompetenz und mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung und Vermarktung von Kühlkörpern, kühlenden Elektronikgehäusen und Lüftertechnik. Das außergewöhnlich breite Produktportfolio des führenden Handelshauses für Kühlkörper hält für nahezu jede Aufgabenstellung die optimale Kühllösung bereit. 1997 gegründet, beschäftigt CTX heute über 30 Mitarbeiter und hält gemessen am Umsatz einen nennenswerten Marktanteil in der Kühlkörperbranche. Allein 85 Prozent des Kühlkörpergeschäfts erzielt CTX mit projekt- und applikationsspezifischen Produkten. Unser Qualitäts- und Umweltmanagementsystem ist zertifiziert und entspricht den Anforderungen der DIN EN ISO 9001:2015 sowie der DIN EN ISO 14001:2015.

Wir erarbeiten gern gemeinsam mit Ihnen eine applikationsspezifische Lösung.
Sprechen Sie uns jetzt an und lassen Sie sich beraten!

  • CTX Thermal Solutions GmbH
    Lötscher Weg 104
    41334 Nettetal

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