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Ein verbundener Fin-Kühlkörper, im Chinesischen üblicherweise als geschweißter Fin-Kühlkörper oder verbundener Fin-Kühlkörper bezeichnet, ist eine Art Kühlkörper, bei dem einzelne Kühlrippen durch spezielle Verfahren mit einer Basisplatte integriert werden. Er spielt eine entscheidende Rolle in Hochleistungs-Anwendungen der Wärmeabfuhr.
Wie der Name bereits andeutet, liegt das Kernprinzip der Bonded-Fin-Technologie im „Verbindung“- oder „Verschweißungs“-Verfahren:
1. Hartlöten
· Verfahren: Zunächst werden einzelne Metallflossen (typischerweise aus Aluminium oder Kupfer) mithilfe von Vorrichtungen oder Formen präzise auf der Basisplatte angeordnet. Anschließend wird Lot (eine Legierung mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als das Grundmaterial) an den Kontaktstellen zwischen Basis und Flossen platziert. Abschließend wird das Bauteil in einem Hartlötofen mit kontrollierter Atmosphäre erhitzt, wodurch das Lot schmilzt und die Spalte durch Kapillarwirkung ausfüllt. Beim Abkühlen entsteht so eine feste metallurgische Verbindung.
· Eigenschaften: Dies ist das gebräuchlichste und zuverlässigste Bonded-Fin-Verfahren, das eine äußerst hohe Verbundfestigkeit und hervorragende Wärmeleitfähigkeit erzielt.
2. Epoxidharz-Verklebung
· Verfahren: Hochwärmeleitfähiges Epoxidharz klebt die Kühlrippen auf das Substrat.
· Eigenschaften: Geringe Prozesstemperatur und relativ niedrige Kosten. Es gibt jedoch zwei wesentliche Nachteile: Erstens ist der thermische Widerstand des Klebstoffs deutlich höher als der von Metall, was die Gesamtwärmeleitfähigkeit beeinträchtigt. Zweitens können langfristige Betriebsbedingungen bei hohen Temperaturen Alterung oder Ausfälle verursachen. Daher wird dieses Verfahren hauptsächlich in Anwendungen eingesetzt, bei denen keine extremen Leistungsanforderungen bestehen.
3. Weitere Verfahren: Methoden wie das Reibelementschweißen existieren, sind jedoch weniger verbreitet als das Löten.
Vorteile:
1. Hervorragende Gestaltungsfreiheit und Rippenseitenverhältnis
· Rippen können extrem dünn, hoch und dicht gepackt gefertigt werden, wodurch innerhalb einer gegebenen Grundfläche eine sehr große Wärmeabstrahlungsfläche entsteht. Dies stellt den Hauptvorteil gegenüber Strangpressverfahren dar.
· Ermöglicht die Herstellung höherer Rippen als bei Kaltumformverfahren.
2. Hervorragende thermische Leistung
· Die durch das Löten entstandene Metallverbindung weist einen äußerst geringen thermischen Widerstand auf und kommt monolithischen Strukturen nahe. Die Wärme wird effizient von der Basisplatte bis zu den Rippenspitzen geleitet.
3. Flexible Materialkombination
· Kupferbasen mit Aluminiumrippen sind realisierbar. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer sorgt für eine schnelle Wärmeaufnahme, während das geringe Gewicht und die niedrigen Kosten von Aluminium eine umfangreiche Wärmeabfuhr ermöglichen und so ein optimales Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten schaffen. Dies ist mit anderen Verfahren nur schwer erreichbar.
4. Vielfältige Geometrien
· Die Formen der Rippen sind nicht auf gerade Linien beschränkt; sie können wellenförmig, nadelförmig oder in anderen Gestalten ausgeführt werden, um die Luftströmung und die Effizienz der Wärmeabfuhr zu optimieren.
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