Az elektronikus részegységek zavarait és problémáit gyakran a szélsőséges hőmérséklet okozta meghibásodások idézik elő. A teljesítőképesség és a hőmérséklet között ugyanis közvetlen összefüggés áll fenn.Szemléletes példaként a LED-eket említhetjük. Ha a hőmérséklet 25 °C-ról 75 °C-ra emelkedik, akkor kb. felére csökken a fényáram. Ez tehát azt jelenti, hogy a hatékonyság növelése változatlan élettartam mellett csak hatékony hőmenedzsmenttel érhető el. A miniatürizálásra és a növekvő teljesítőképességre irányuló cél nem könnyíti meg ezt a feladatot, de nem is teszi megoldhatatlanná. Jól átgondolt formatervezéssel már előzetesen megszabható a helyes irány

A CFD-elemzés (Computational Fluid Dynamics, numerikus áramláselemzés) kényelmes alternatívát kínál arra az esetre, ha a hűtőtestek méretezését nem csak megbecsülni szeretnénk, vagy ha a munkaigényes méréseket el akarjuk kerülni.

A CFD-elemzés kimutatja a hőterhelések okát és hatását, továbbá a hőmérséklet- és áramláseloszlást. A háromdimenziós vizsgálat betekintést enged a részegység teljes termikus viselkedésébe. Az eszköz rendkívüli pontossággal veszi figyelembe a termikus ellenállást, az anyag- és hővezetési értékeket, a konvekciót, a sugárzást és a hővezetést. A számítási modell a formatervezési ábra pontos adatait (CAD-adatok), valamint a valóságos beépítési és környezeti feltételeket is magában foglalja. Ily módon a termékek és a prototípusok viselkedése már a tervezési fázisban megismerhető és döntési támpontként felhasználható - alkalmasint a ház kiválasztásánál, amely a hőmenedzsmentben egyáltalán nem elhanyagolható szerepet játszik. A számítás segítségével ezután a termikus teljesítőképesség, a formatervezési elképzelés és a beépítési feltételek alapján a megfelelő hűtőtest is kiválasztható. Ezen a területen a Rutronik nagyon szorosan együttműködik partnerével, az Assmann WSW céggel, aki a hűtéstechnika specialistája. A saját szerszámokkal előpréselt hűtőtestprofilok megmunkálása a legmodernebb CNC megmunkálóközpontokban történik, az ügyfelek követelményeinek megfelelően. A cég csapos hűtőtestei (1. ábra) nagyon hatékony hőelvezetési módszert jelentenek minden olyan területen, ahol processzorokat használnak. Ezekkel a hűtőtestekkel az áramlást elősegítő bordageometriának köszönhetően magas hatásfok és optimális levegőátáramlás érhető el. Amennyire könnyű a hűtőtest, annyira egyszerű annak felszerelése is.

Semmi más, csak forró levegő
Amikor a hő elvezetése a feladat, elsőként többnyire ventilátoros megoldásra gondolunk. Ennél a megoldásnál a zajképződés és az élettartam jelenti a kritikus pontokat. Az újonnan kifejlesztett csapágyak jelentős mértékben meghosszabbítják a ventilátorok élettartamát. Így például a Jamicon HTLS-rendszerű (High operating Temperature and Long Life Sleeve bearing system) Brushless DC ventilátora akár 100000 óra üzemidőt is lehetővé tesz. A Delta cég, a Rutronik franchise-partnerének superflow-csapágya tökéletesített csúszócsapágy. A speciális konstrukciónak köszönhetően erősebb a csapágy tömítése, hosszabb az élettartama és újrahasznosítható. A Delta Electronics újabban az FTA 0102AA és FTA0302AA ventilátorrendszereket kínálja a 19 hüvelykes számítógépszekrényekhez (2. ábra). Ezek a készülékek a jól leolvasható hőmérsékletkijelzővel, az alacsony hangnyomásszinttel és a redundáns rendszerkialakítás révén a szünetmentes üzemeléssel tűnnek ki. További előny: mivel ezek normál hálózati feszültséggel működnek, mintegy 30 százalékkal kevesebb energiát fogyasztanak, mint a hasonló, váltakozó áramú motorral felszerelt készülékek.

Több, mint egy hézagpótló
A hatékony hőelvezetés legnagyobb ellensége a levegő. Az alkatrészek és a hűtőtestek közötti légpárnák elkerülésére létezik néhány eszköz és módszer, amelyek az adott felhasználási helytől függően a legjobb megoldást jelentik. Az egyenetlenségek vagy az alkatrészek különböző magasságainak kiegyenlítésére kitöltőanyagok alkalmazása szükséges. A Balkhausen Brady termékei 0,5 ... 6 mm távolságban vezetik el a hőt, és magas sűríthetőséggel, hővezető képességgel, valamint hőmérséklet-állósággal és elektromos átütési szilárdsággal tűnnek ki. A szilikonmaradványok néhány alkalmazást károsan befolyásolnak.
Sok fejlesztő a hővezető pasztákat használja, ha léglyukak tömítéséről van szó. Igen nagy azonban a veszélye, hogy a szerelés eredménye a munkaigényes és hosszadalmas kidolgozás ellenére csúnya lesz. Éppen ezért a paszták mellett egyre szélesebb körben használnak fóliát és fázisváltó anyagot. Ezek az anyagok (pl. a Balkhausen Brady anyagai) egyszerűen és komplikációk nélkül feldolgozhatók, egyenletes teljesítményt nyújtanak, és kicsi a hőellenállásuk. A szilárd halmazállapotból a lágy halmazállapotba való átmenet során túlfutás nélkül fedik le a teljes csatlakozási felületet. Az optimális vastagság megválasztása a jó fedés és az alacsony termikus impedancia között kompromisszumot igényel. Ha nagyobb hézagokat kell kiegyenlíteni, akkor termikusan vezetőképes elasztomer párnák alkalmazhatók. Ezek puha, kerámiatöltésű elasztomerekből készülnek, és többek között az ún. hőcsöveknek vagy a hőelnyelőknek a nyomtatott áramköri lapok felületéhez való kötésére alkalmasak. A nagyon érdes vagy görbe felületeknél a termikusan vezetőképes 1- vagy 2-komponensű ragasztóanyagokat kell használni. Ezek a kerámia vagy fém töltőanyagok révén egyesítik a jó hővezető képességet a nagy ragasztóerővel. Pontosan adagolhatók, és optimálisan kiegyenlítik a felületi egyenetlenségeket. Az eredmény: alacsony termikus impedanciájú, strukturálisan szilárd összeköttetés. Az egyenetlen felületekhez különösen alkalmasak a Balkhausen Transtherm(r) termékek is. Hajlékonyságuknak köszönhetően tökéletesen illeszkednek az egymásba kapcsolódó felületek egyenetlenségeihez, és elzárják a levegőt az érintkezési felületektől.

Egyedi megoldási módok
A hőmérséklet okozta meghibásodások elkerülésére, a hőmenedzsmentnek már a korai fejlesztési ciklusban is nagy jelentősége van. Az optimális hűtési stratégiát kereső kérdésre azonban nem adható általánosító válasz. Az adott követelmények egyedi elemzése elengedhetetlen, de a termékek és a megoldási stratégiák sokfélesége miatt nagyon nehéz is. A Rutronik segítséget nyújt ügyfeleinek ahhoz, hogy az aktuális trendeket és technológiákat figyelemmel kísérhessék, és eljuthassanak az optimális megoldáshoz. Ennek megfelelően, szemináriumokon és oktatásokon folyamatosan tájékoztatja ügyfeleit az elektronika és a hőmenedzsment területén zajló fontos fejlesztésekről. Az alapot ehhez azonban az átfogó kínálat innovatív termékei, a neves gyártókkal való együttműködés, valamint a területi alkalmazástechnikai mérnökök (FAE) széles körű helyszíni műszaki tanácsadása képezik.

További információ