Wärmeleitkörper

Small-Form-Factor-Elektronik lüfterlos kühlen

| Autor / Redakteur: Adam Pawlowski, Michael Joist und Amy Escobio * / Kristin Rinortner

Elektronikkühlung: Eine optimale Kühlung der Elektronik stellt die lüfterlose Konduktionskühlung von Pentair durch eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicher.
Elektronikkühlung: Eine optimale Kühlung der Elektronik stellt die lüfterlose Konduktionskühlung von Pentair durch eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicher. (Bild: Pentair)

Miniaturisierung und höhere Prozessorleistung bedingen eine optimale Kühlung der Elektronik. Die lüfterlose Konduktionskühlung stellt dies durch eine effektive Wärmeabfuhr sicher.

Die Prozessorleistung in Rechnersystemen und die damit verbundene Wärmeentwicklung steigen stetig. Gleichzeitig werden solche Systeme immer kleiner. Um die störungsfreie Funktion solcher Einheiten sicherzustellen, ist eine optimale Kühlung der Elektronik notwendig. Die lüfterlose Konduktionskühlung von Pentair stellt dies durch eine besonders effektive Wärmeabfuhr sicher.

Der Einsatz einer lüfterlosen Kühlung kann verschiedene Gründe haben, beispielsweise wenn ein höherer IP-Schutz, ein leiserer Betrieb und eine höhere Zuverlässigkeit gefordert werden. Die dann eingesetzte Konduktionskühlung funktioniert durch Erzeugen einer direkten Wärmestrecke vom Prozessor über einen Kühlkörper an die äußere Umgebung.

Dies geschieht entweder über Leitermaterialien wie etwa einen festen Aluminiumblock, eine Heatpipe oder eine Flüssigkeit. Die Minimierung des Wärmewiderstands ist dabei für die Optimierung der Wärmeabfuhr entscheidend. Alle Komponenten, inklusive Maßtoleranzen, entlang des Wärmeflusses müssen betrachtet werden.

Um solche Toleranzen auszugleichen, werden gewöhnlich Wärmeleitpads zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem Kühlkörper integriert.

Typische Nachteile von Wärmeleitpads

Wärmeleitpads bringen allerdings auch Nachteile mit sich: keine optimale Konduktionskühlung durch den Wärmewiderstand des Materials und die Gefahr der nicht gleichbleibenden Kühlleistung im Laufe der Produktlebensdauer durch bleibende Verformungen des Materials.

Verwendet man ein zu dickes oder zu hartes Wärmeleitpad kann dies außerdem eine zu große Kompressionskraft zur Folge haben, durch die der Prozessor beschädigt werden kann.

Wärmetransport durch Konduktion

Um die Leistung bisheriger Konduktionskühlungen zu verbessern, hat Pentair ein neues Produkt entwickelt: einen flexiblen Wärmeleitkörper (Flexible Heat Conductor, FHC). Unterschiedlich hohe Prozessoren können mit dem FHC durchgehend kontaktiert werden, da der FHC den Toleranzausgleich schafft und somit das Wärmeleitpad zum Deckel entfallen kann, was zu einer erheblich besseren Wärmeableitung führt.

Der flexible Wärmeleitkörper ist in zwei Standardgrößen erhältlich, die nach ihrer jeweiligen Größe als 20-mm- bzw. 70-mm-FHC bezeichnet werden. Der flexible 20-mm-FHC (Bild 1) ist mit verschiedenen Prozessoren kompatibel, die über einen BGA-Sockel verfügen. Er kann eine variable Länge von ±1,5 mm wirkungsvoll ausgleichen und einer Kraft von maximal 60 N für den Einbau standhalten.

Der FHC wird mit einem doppelseitigen wärmeleitenden Klebeband direkt auf dem Prozessor befestigt, da keine standardisierten Befestigungspunkte vorhanden sind. Aufgrund der geringen Größe und des Gewichts hat dies keine negative Auswirkung auf den Prozessor.

Der flexible 70-mm-FHC eignet sich besonders gut für ATX-/ITX-/Mini-ITX- und COM-Systeme mit Intel Core i-Prozessoren und AMD-Prozessoren mit Sockel (Intel: LGA775, LGA1150, LGA1155, LGA1156, LGA1366, LGA2011; AMD: AM2, AM2(+), AM3, AM3(+), FM1, FM2, FM2(+)). Er kann eine variable Länge von ±2,5 mm wirkungsvoll ausgleichen und einer Kraft von maximal 120 N für den Einbau standhalten. Die Einbaukraft liegt innerhalb des für verschiedene Prozessoren definierten Bereichs, sodass bei ordnungsgemäßem Einbau keine Gefahr der Beschädigung besteht.

Der flexible 70-mm-FHC wird per Befestigungswinkel und Einbaurahmen fixiert. Angeboten werden derzeit Befestigungswinkel der Marke Schroff für ATX-/ITX-/Mini-ITX- und COM-Systeme (Intel- und AMD-Chips). Sowohl Intel- als auch AMD-Winkel verfügen über standardisierte Befestigungspunkte, um andere Bauelemente auf der Leiterplatte nicht zu behindern (Bild 2).

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