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Kundenspezifisches Kühlkörperdesign: Wie wählt man den besten Herstellungsprozess für Hochleistungselektronik aus?

Anzahl Durchsuchen:0     Autor:Site Editor     veröffentlichen Zeit: 2026-01-16      Herkunft:Powered

In der Hochleistungselektronik ist das Wärmemanagement selten ein „Einheitsproblem“. Ein Herstellungsprozess, der für einen LED-Treiber funktioniert, wird auf einem KI-Server mit hoher Dichte katastrophal scheitern. Da die Leistungsdichten steigen, besteht die Herausforderung für Produktdesigner nicht nur darin, den Wärmewiderstand zu berechnen, sondern auch darin, eine Herstellungsmethode auszuwählen, die Leistung, Gewicht und Produktionskosten in Einklang bringt.

Kundenspezifisches Kühlkörperdesign

Sollten Sie Extrusion nutzen, um Kosten zu sparen? Schälen für Dichte? Oder Heatpipes für eine schnelle Ausbreitung?

Als führender Hersteller von kundenspezifischen Kühlkörpern in China hat Kingka Tech über 13 Jahre damit verbracht, diese Fragen zu beantworten. Mit über 300 abgeschlossenen kundenspezifischen Designs und über 4.000 hergestellten Wärmemanagementkomponenten wissen wir, dass der „beste“ Kühlkörper einer ist, der Ihre thermischen Ziele erfüllt, ohne Ihr Fertigungsbudget zu sprengen.

Nachfolgend stellen wir einen detaillierten technischen Leitfaden zur Auswahl der richtigen Kühlkörperarchitektur für Ihre Anwendung zur Verfügung.

Inhaltsverzeichnis

  1. Die Grundlage: Warum die thermische Analyse vor der Fertigung kommt

  2. Materialstrategie: Leitfähigkeit vs. Gewicht ausbalancieren

  3. Extrusionskühlkörper: Der kostengünstige Standard für Volumen

  4. Kühlkörper mit geschälten Lamellen: Maximierung der Dichte auf begrenztem Raum

  5. Geklebte Lamellen-Kühlkörper: Lösung der Herausforderung der Hochleistungsindustrie

  6. Wärmerohr-Wärmemodule: Ausbreitungswiderstand überwinden

  7. Von der CNC-Präzision zur Massenproduktion: Sicherstellung der Herstellbarkeit

  8. Fazit: Partnerschaft für thermischen Erfolg




1. Die Grundlage: Warum die thermische Analyse vor der Fertigung kommt

Bevor wir Metall schneiden, müssen wir den Luftstrom simulieren.

Viele Einkaufsmanager kommen mit einer konkreten Zeichnung, aber ohne thermische Validierung auf uns zu. Bei Hochleistungsanwendungen (z. B. Servern oder Fahrzeugen mit neuer Energie) besteht das Risiko, die Analysephase zu überspringen. Kingka Tech bietet einen Service aus einer Hand, der mit der thermischen Analyse und Simulation beginnt.

Unser Engineering-Team bewertet:

  • Wärmelast: Gesamt-TDP (Thermal Design Power) der Komponente.

  • Luftstrom: CFM und statischer Druck im Gehäuse verfügbar.

  • Platzbeschränkungen: Das verfügbare XYZ-Volumen.

Durch die frühzeitige Durchführung von CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) können wir feststellen, ob ein einfacher Aluminium-Kühlkörper ausreicht oder ob eine komplexere Kupfer-Hybrid-Lösung erforderlich ist. Dies verhindert kostspielige Werkzeugänderungen später im Entwicklungszyklus.




2. Materialstrategie: Leitfähigkeit vs. Gewicht ausbalancieren

Kupfer ist nicht immer die Antwort.

Während die Materialauswahl binär erscheint – Aluminium vs. Kupfer –, ist die technische Realität nuanciert.

  • Aluminiumlegierungen (z. B. AL6063): Das Arbeitspferd der Branche. Es ist leicht, kostengünstig und einfach zu bearbeiten oder zu extrudieren. Es ist ideal für Automobil- und LED- Anwendungen, bei denen Gewichtsreduzierung von entscheidender Bedeutung ist.

  • Kupfer (z. B. C1100): Bietet eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit (~398 W/m·K gegenüber ~200 W/m·K für Aluminium) und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Allerdings ist es schwerer und teurer.

Der Ansatz von Kingka Tech: Wir empfehlen häufig Hybriddesigns. Zum Beispiel die Verwendung einer Kupferbasis zur Bewältigung des unmittelbaren Wärmeflusses vom Chip, integriert mit leichten Aluminiumrippen zur Ableitung. Dadurch werden die besten Eigenschaften beider Materialien genutzt.

Sie sind sich nicht sicher, welche Legierung zu Ihrer Umgebung passt? Senden Sie uns Ihre Spezifikationen für eine Materialempfehlung.




3. Extrusionskühlkörper: Der kostengünstige Standard für Volumen

Wann ist Extrusion die richtige Wahl?

Extrusionskühlkörper werden hergestellt , indem heißes Metall durch eine Matrize gedrückt wird. Dies ist das gebräuchlichste Verfahren für Leistungsanwendungen im mittleren Leistungsbereich, da es bei großen Stückzahlen die niedrigsten Kosten pro Einheit bietet.

  • Geeignet für: LED-Beleuchtung, Standard-Netzteile und zusätzliche Kfz-Kühlung.

  • Einschränkung: Das „Fin Aspect Ratio“ (Höhe zu Abstand) ist begrenzt. Mit Extrusion lassen sich keine extrem dichten Rippen erzielen.

  • Unsere Fähigkeiten: Kingka Tech nutzt Präzisionsextrusion und anschließende CNC-Bearbeitung, um Befestigungslöcher und Schnittstellenmerkmale hinzuzufügen und so eine fertige Komponente zu liefern, die für die Montage bereit ist.




4. Kühlkörper mit geschälten Lamellen: Maximierung der Dichte auf begrenztem Raum

Wie kühlt man einen Server-Blade, wenn er nur 1 HE hoch ist?

Bei Server- und Telekommunikationsanwendungen ist Platz der Feind. Extrusionsrippen sind oft zu dick und zu weit voneinander entfernt, um genügend Oberfläche bereitzustellen. Die Lösung ist der Skived Fin Heat Sink.

  • Der Prozess: Eine Präzisionsklinge schneidet dünne Metallschichten von einem massiven Block und biegt sie zu Flossen auf.

  • Der Vorteil:

    1. Hohe Dichte: Wir können sehr dünne Lamellen (bis zu 0,2 mm) mit geringem Abstand erreichen.

    2. Monolithische Struktur: Da die Rippen Teil der Basis sind, gibt es an der Schnittstelle keinen Wärmewiderstand .

  • Ergebnis: Maximale Wärmeableitung pro Kubikzoll. Dies ist die bevorzugte Methode für die Kühlung von Hochleistungsrechnern.




5. Verbundrippen-Kühlkörper: Lösung der Herausforderung der Hochleistungsindustrie

Was ist, wenn Sie Flossen mit einer Höhe von 100 mm benötigen?

Für Hochleistungswechselrichter, Systeme für erneuerbare Energien oder große Industrieantriebe benötigen Sie eine riesige Fläche. Weder Extrusion (begrenzte Größe) noch Schälen (begrenzte Höhe) funktionieren hier gut.

Bei Kühlkörpern mit geklebten Lamellen werden die Basis und die Lamellen separat hergestellt und anschließend mit thermischem Epoxidharz oder Stauchen (mechanische Verriegelung) befestigt .

  • Flexibilität: Dies ermöglicht das Mischen von Materialien (z. B. Kupferbasis + Aluminiumrippen) und die Herstellung von Rippen mit sehr hohen Seitenverhältnissen, die für die erzwungene Konvektionskühlung geeignet sind.

  • Kingka-Erfahrung: Wir haben erfolgreich verbundene Lamellenlösungen für neue Energiekunden eingesetzt, die Wärmeableitung für Lasten im kW-Bereich benötigen.




6. Wärmerohr-Wärmemodule: Ausbreitungswiderstand überwinden

Wie leitet man die Wärme von einem konzentrierten Hotspot weg?

Manchmal ist die Wärmequelle klein, der Kühlkörper jedoch groß. Die Herausforderung besteht darin, „Widerstand zu verbreiten“ – also die Hitze an die Ränder der Lamellen zu bringen.

Heatpipe-Thermomodule sind die Lösung.

  • Mechanismus: Wärmerohre nutzen die Phasenwechselphysik, um Wärme hundertmal schneller zu übertragen als massives Kupfer.

  • Integration: Kingka Tech integriert Heatpipes in Aluminium- oder Kupferbasen und verteilt so die Wärme gleichmäßig über den gesamten Lamellenstapel. Dies ist von entscheidender Bedeutung für Laptop- , Projektoren und High-End-LED- Kühlung, bei der die Wärmequelle stark lokalisiert ist.

Haben Sie ein konzentriertes Hotspot-Problem? Lassen Sie unsere Ingenieure für Sie ein Heatpipe-Layout simulieren.




7. Von der CNC-Präzision zur Massenproduktion: Sicherstellung der Herstellbarkeit

Ein großartiges Design ist nutzlos, wenn es nicht konsistent hergestellt werden kann.

Bei Kingka Tech fließen unsere 13 Jahre Erfahrung in Design for Manufacturability (DFM) ein. Wir nutzen eine Reihe von Verfahren – CNC-Präzisionsbearbeitung, Schmieden, Gießen und Stanzen – um sicherzustellen, dass Ihr Kühlkörper nicht nur thermisch effizient, sondern auch strukturell solide und kostengünstig herzustellen ist.

Ganz gleich, ob es sich um einen komplexen Prototyp handelt, der eine 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erfordert, oder um ein in Massenproduktion hergestelltes Stanzteil, unser Ingenieurteam optimiert das Design, um Zykluszeit und Abfall zu reduzieren.




8. Fazit: Partnerschaften für thermischen Erfolg

Die Auswahl des richtigen Kühlkörpers ist eine Abwägung von Physik, Geometrie und Wirtschaftlichkeit.

  • Benötigen Sie niedrige Kosten und ein hohes Volumen? Wählen Sie Extrusion.

  • Brauchen Sie maximale Leistung auf kleinem Raum? Wählen Sie Skived Fins.

  • Müssen Sie eine riesige Industrielast kühlen? Wählen Sie Bonded Fins.

  • Müssen Hotspots beseitigt werden? Integrieren Sie Heatpipes.

Kingka Tech ist mehr als ein Hersteller; Wir sind Ihr wärmetechnischer Partner. Mit einer Erfolgsbilanz in der Automobil-, Server- und neuen Energiebranche bieten wir den Service aus einer Hand, den Sie benötigen – von der ersten thermischen Simulation bis hin zum Endtest.


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