ООО ЭФО
Поиск по складу
Программа поставок 2016
Сегодня
www.powel.ru
источники питания
www.korpusa.ru
конструктивы и корпуса РЭА
www.wless.ru
беспроводные технологии
www.mymcu.ru
микроконтроллеры
altera-plis.ru
микросхемы Altera
www.infiber.ru
волоконно-оптические
компоненты в
промышленности
www.efo-power.ru
силовая электроника
www.efo-electro.ru
электротехническая
продукция
www.efometry.ru
контрольно-измерительные приборы
www.golledge.ru
кварцевые резонаторы и генераторы Golledge
www.sound-power.ru
профессиональные усилители класса D
Поиск по сайту
Подписка на новости

Система менеджмента
качества сертифицирована на соответствие требованиям:
ISO 9001, ГОСТ Р ИСО 9001 и СРПП ВТ - подтверждено сертификатами соответствия в системах сертификации Русского Регистра, ГОСТ Р, международной сети IQNet, "Оборонсертифика" и "Военный Регистр".

ООО "ЭФО" в 2011г. получило Лицензию Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору на изготовление оборудования для ядерных установок.


Rambler s Top100



ChipFind - поисковая система по электронным компонентам
EEN
webmaster
Санкт-Петербург: (812) 327-86-54  zav@efo.ru Москва: (495) 933-07-43  moscow@efo.ru Екатеринбург: (343) 278-71-36  ural@efo.ru Пермь: (342) 220-19-44  perm@efo.ru
Казань: (843) 518-79-20  kazan@efo.ru Ростов-на-Дону: (863) 220-36-79  rostov@efo.ru Н. Новгород: (831) 434-17-84  nnov@efo.ru Новосибирск: (383) 286-84-96  nsib@efo.ru
о нас склад библиотека статьи
 

Воздушные системы терморегулирования тип Fabfin/Hollowfin

Fabfin
Обзор

Fabfin - это штампованный теплоотвод, у которого отношение высоты ребра к зазору между ребрами больше, чем у профиля, полученного методом экструзии. Fabfin можно изготовить практически любого размера: ребра, устанавливаемые в опорной плите методом штамповки со стандартными интервалами, и сама плита могут иметь различную высоту длину и толщину. Интервалы обозначаются как FF (8,51 мм), DF (6.86 мм), AF (5.49 мм), или MF (3.43 мм) серии. Обычно для ребер и опорной плиты используется алюминиевый сплав 6063. Но существует множество вариантов. При креплении ребер не используется клей.

Hollowfin
Обзор

Теплоотвод Hollowfin характеризуется формой его ребер, которые при установке на DF (6,86мм) плиту практически дублируют свойства ребер MF (3,43 мм) серии, но они будут немного длиннее. Отношение высоты к зазору между ребрами составляет 46:1, при длине ребра 118мм. Hollowfin - идеальный вариант для установки на медное основание чтобы улучшить характеристики. При креплении ребер не используется клей.


Штампованная сборка - Fabfin

В любом удобном Вам виде

Теперь разработчик может преодолеть препятствия, вызванные низким коэффициентом теплоотдачи монолитного теплоотвода, изготовленного методом экструзии, и тепловыми барьерами эпоксидных сборок, за счет использования теплоотвода Fabfin, который обладает высоким коэффициентом теплоотдачи, высокими эксплуатационными качествами, он очень прочный, у него нет теплового барьера, изготавливается из алюминия, меди или из смеси этих металлов. Процесс вытеснения металла, разработанный и запатентованный фирмой R-Theta, основанный на горячей штамповке, создает область контакта между ребром и монолитным основанием, которое обладает практически нулевым тепловым сопротивлением. Так как нет зависимости от клеевых соединений в зоне контакта, Fabfin обеспечивает отличные эксплуатационные качества даже в жестких условиях. Характеристики запатентованных серий теплоотводов Fabfin ограничиваются только объемом охлаждающего воздуха, который поступает к теплоотводу.

Существует множество стандартных конфигураций Fabfin: варьируются длина, высота, ширина, зазор между ребрами, толщина ребра, толщина плиты, ребра на одной стороне или на двух. Базовая плита может быть частично или полностью заполнена ребрами одной или переменной длины. Количество ребер может быть от единиц до миллионов.

Основная плита может быть как алюминиевой, так и медной.

Ребра могут быть как из алюминия, так и из меди, достичь оптимального охлаждения полупроводника можно за счет комбинирования металлов для уменьшения веса и стоимости теплоотвода.

Оптимальной эффективности ребра можно достичь при использовании алюминиевых или медных ребер, или смеси тех и других за счет использования запатентованной сборки из двух плит (Dual Baseplate assembly), состоящей из двух плит, между которыми наштамповано большое количество ребер без использования клея.

Если требуется отводить тепло от силовых MOSFET или IGBT модулей, RF транзистора, лазерного диода, термоэлектрического охладителя, то предпочтительнее использовать теплоотвод Fabfin. Любое необходимое рассеивание энергии в пределах от 50Вт до 5000Вт, от небольшого TO-220 до больших многопереходных устройств, которые представляют собой отличные варианты для применение Fabfin.


Стандарты - Теплоотводы Fabfin для IGBT и устройств большой мощности - Механическое крепление (штамповка)

Стандарты Fabfin - возможные значения ширины гофрированных и зазубренных ребер

Серии FFC с ножками по бокам и кронштейнами для вентилятора

Линейка стандартных теплоотводов FabfinR с принудительной конвекцией (FFC серии) разрабатывалась для использования со стандартными 119мм квадратными осевыми вентиляторами. Зазор между ребрами 8,51мм обеспечивает передаточное отношение 20:1. Используются для охлаждения силовых модулей в стандартных условиях работы. Стандартные FFC теплоотводы предназначены для работы с 1, 2, 3 или 4 вентиляторами. Возможны различные варианты.

Толщина зазубренных ребер составляет 2,4мм, что обеспечивает характеристики, близкие к оптимальным, при использовании со стандартными промышленными осевыми вентиляторами. Если допустимо некоторое ухудшение характеристик (около 20%), то рекомендуется использовать рифленые ребра. Их толщина составляет 1,5мм. Использование рифленых ребер обеспечивает уменьшение веса почти на 15% и увеличивает площадь поверхности на 7%, по сравнению с ровным ребром той же длины.

Двухтактный режим одинаков для устройств, где необходимо резервирование вентилятора. Чтобы увеличить срок службы вентилятора при всасывании, рекомендуется использовать вентилятор(ы) на шариковой опоре (из-за высокой рабочей температуры). Дополнительный вес вентилятора можно компенсировать за счет использования рифленых ребер, если их применение возможно.

Графики показывают поведение нагревателей с различными зонами действия.


FFC Series heatsink 1
 

Характеристики

 Модель

FFC305T13A14AS118B

FFC305T13A14AC118B

 Тип ребер

Зубчатые

Рифленые

 Вес без вентилятора

5,4

кг

4,7

кг

 Площадь основания

36774

мм2

36774

мм2

 Площадь источника

5091

мм2

4242

мм2

 Полный периметр

3683

мм

3749

мм

FFC Series diagram 1 FFC Series diagram 2

  FFC Series graph


 

FFC Series heatsink 2 

Характеристики

  Модель

FFC305T13A30AS118B

FFC305T13A30AC118B

 Тип ребер

Зубчатые

Рифленые

 Вес без вентилятора

10,4

кг

8,8

кг

 Площадь основания

78387

мм2

78387

мм2

 Площадь источника

10889

мм2

8981

мм2

 Полный периметр

7800

мм

7929

мм

  FFC Series diagram 3 FFC Series diagram 4 

FFC Series graph 2



FFC Series heatsink 3 

Характеристики

 Модель

FFC305T13A46AS118B

FFC305T13A46AC118B

 Тип ребер

Зубчатые

Рифленые

 Вес без вентилятора

15,5

кг

13,2

кг

 Площадь основания

119865

мм2

119865

мм2

 Площадь источника

16574

мм2

13766

мм2

 Полный периметр

11991

мм

12578

мм

  FFC Series diagram 5 FFC Series diagram 6 

FFC Series graph 3

 


Теплоотводы охлаждаемые воздухом - Штампованные охладительные сборки - Обжимная сборка Fabfin

Твердость сплава для экструзии

При использовании сплава алюминия 6063, рекомендуется использовать индикатор твердости - Т5. Хотя Т6 более жесткий (за счет хорошей обрабатываемости), он требует закалки, а так как область выдавливается, это может привести к деформации и потере точности, поэтому он не используется с Fabfin.

Прокатный алюминиевый лист / листовые сплавы

Сплавы 6061 и 6063 используются в форме листа для основной плиты, если не доступны экструдируемые типы нужной толщины или требуемой точности по толщине. Алюминиевый лист, за счет специфики производства, значительно дороже, чем экструдированный алюминий.

Сплав 1100H14 можно использовать для ребер, так как его теплопроводность на 20% больше, чем у сплава 6063. У этого прокатного материала меньше площадь поверхности при данной высоте вентилятора, по сравнению с экструдированными зубчатыми и рифлеными ребрами из сплава 6063.

Различные покрытия

В дополнение к анодированию, алюминиевые теплоотводы Fabfin могут быть изготовлены с покрытием из хрома, шестивалентного <золотого> хрома (не соответствует RoHS), трехвалетного хрома (соответствует RoHS) или краской. Сборки Fabfin из нескольких металлов или полностью медные могут быть покрыты никелем или краской.

Различные материалы

Магний обладает меньшим весом и такими же характеристиками, как алюминий, но экструдируемость больших основных плит и другие проблемы с обработкой в сочетании с большой ценой сырья, делают этот материал не пригодным для производства теплоотводов Fabfin общего назначения. У цинка меньшая теплоемкость, по сравнению с алюминием, и поэтому он не подходит для теплоотводов Fabfin с высокими эксплуатационными характеристиками.

Анодирование

Все семейство алюминиевых теплоотводов Fabfin и теплоотводов с двумя основными плитами могут быть анодировано без опасений за несовместимость покрытия. При анодировании требуется прохождение тысяч ампер постоянного тока через весь теплоотвод. Любое сопротивление, имеющееся на границе (между ребром и основной плитой), приведет к окрашиванию ребер в черный или серый цвет по окончании процесса анодирования. Это еще один тест стыка между ребром и основной плитой, что показывает отличные характеристики по сравнению с другими методами сборки.

Медные сплавы

Наилучшей теплоемкости можно добиться, используя медный сплав С1100.

Никелевое покрытие

Для некоторых устройств необходимо никелевое покрытие толщиной 5 - 7мкм. Такое покрытие в основном применяется на медных теплоотводах, чтобы избежать окисления поверхности. Это дорогое покрытие и по возможности его лучше не применять

Алюминиевые сплавы для экструзии

В электронной промышленности стало популярным разделять сплавы алюминия: 6063 или 6061 для пластинчатых теплоотводов. Компания Ferraz Shawmut (бывшая R-Theta Thermal Solutions) использует сплав 6063-Т5 как для ребер, так и для основной плиты, по нескольким причинам:

Похожие сплавы обладают одинаковым коэффициентом линейного расширения.

Теплопроводность сплава 6063-Т5 на 20% больше, чем у 6061-T6.

6063 легко экструдируется в сложные формы, тогда как 6061 обычно оставляют для плоских шин и архитектурных форм.

При холодной штамповке сплав 6063 образует однородный контакт <металл-металл>, присущий всем теплоотводам Fabfin.

6063 легко обрабатывается; хорошо поддается отделке: как хромированию, так и анодированию.

Сплав 6063 наиболее доступен из всех источников алюминия.

Ребра: испытание на разрыв

Был произведен тест на разрыв, в течение одного термоцикла, на участке длиной 50мм. Данный тест показал, что контакт между ребром и плитой не нарушается при усилии 900кгс (18кг/мм).

Отделка

Тип:

Отвечает требованиям:

"Черное" анодирование

MIL-A-8625, TYPE II, Class 2, Black

Обычное анодирование

MIL-A-8625, TYPE II, Class 1, Clear

"Золотое" хромирование

MIL-DTL-5541, Type I, Class 3, Gold

Обычное хромирование

MIL-DTL-5541, Type I, Class 3, Clear

Промывка

Только обезжиривание

Никелевое покрытие

ASTM-B-733

Резьбовые вставки

Использование резьбовых вставок все чаще требуется при работе с силовыми полупроводниковыми приборами, такими как IGBT модули. Больший момент затяжки, особенно при использовании более тонких основных плит, повышает вероятность того, что резьба будет сорвана, в результате чего последующая разборка станет дороже или же испортится теплоотвод. Теплотводы с резьбовыми вставками полностью устраняют эту проблему. В этих стальных вставках невозможно сорвать резьбу.

Низкопрофильные материалы

Выбор сплава 6063-Т5 для ребер и плиты основан на его эксплуатационных качествах, цене и доступности. Плита и ребра изготавливаются низкопрофильными и тщательно обрабатываются со всех сторон, чтобы сократить риск, возникающий при отдельном изготовлении.

Разные металлы

Процесс изготовления теплоотводов Fabfin и теплоотводов с двумя плитами идеально подходит для установки на алюминиевой плите медных ребер и наоборот. Лучшие тепловые характеристики при минимальной цене дает сочетание алюминиевого основания(ий) и медных ребер. Так же можно чередовать медные и алюминиевые ребра, для достижения оптимального соотношения функциональности и веса (цены).

В стыках алюминий-медь используется смазка, чтобы устранить возможные электрохимические коррозии.

При изготовлении ребер из меди, необходимо сделать в них прорези, чтобы избежать проблем с коэффициентом линейного расширения, при этом они оказывают положительное влияние на воздушный поток.

Рабочий диапазон

Процесс обжимки, который объединяет все семейство теплоотводов Fabfin, позволяет всем сборкам выдерживать жесткие условия эксплуатации. Температура хранения и рабочая температура от  до  показывают, что теплоотводы Fabfin не имеют равных среди менее прочных конструкций.

Встроенные крепежные элементы

В процессе изготовления теплоотвода возможно изготовление интегрированных крепежных элементов (вставок, стоек, разделителей, и т.д.), что позволяет существенно сэкономить впоследствии как на стоимости дополнительных механических частей, так и на стоимости монтажа.

Термоциклы

Чтобы определить надежность сцепления металла, FF и MF серии, полностью алюминиевые Fabfin теплоотводы тестируются в независимой лаборатории. Результаты тестов показали, что многократные термоциклы от   до  и единичный нагрев до  не оказывают отрицательного воздействия на характеристики теплоотвода.

Вибрация

Прочность полностью алюминиевых Fabfin теплоотводов была тщательно проверена следующим образом (кроме отказа):

  • Протестированы все три оси.
  • Проведен поиск резонансной частоты при помощи свип-синусоиды на частотах 5 - 200Гц со скоростью 0,5 октавы/мин.
  • Амплитуда воздействия на систему 0,5g.
  • Часовой интервал для каждой резонансной частоты.
  • Испытания на прочность в течение 12 часов при помощи свип-сигналов с частотой 5 - 200Гц и внешним воздействием 0,3g.

Сварка

Сваривание базовых плит Fabfin между собой (после установки ребер), для увеличения общей ширины сверх 521мм - обычная практика с тех пор как крепление ребер к плите упростилось за счет сварки. Если изделие обработано при помощи черного анодирования, необходимо помнить, что цвет плит может не совпадать.

Опорные точки

Опорные точки должны быть указаны на чертеже.

Сверление

Притом, что нет необходимости закупоривать сквозные отверстия при хромировании/анодировании, требуется тщательная их обработка от <заусенцев> между ребрами. Глухие отверстия, с другой стороны, не надо тщательно шлифовать, но при обработке их нужно заткнуть. Такой конфликт в сочетании с высокой плотностью расположения ребер в штампованных теплоотводах определили следующие рекомендации по сохранению минимальной цены:

  • Глухие отверстия лучше располагать на монтажной поверхности, где возможно. Следует помнить о том, что возможно образование полос в закупоренных отверстиях, это необходимо согласовать с требованиями по качеству.
  • Сквозные отверстия на монтажной поверхности не надо герметизировать. Следует, тем не менее, помнить о том, что шлифовка между ребрами может оставить незначительные царапины на закупоренных отверстиях, это необходимо согласовать с требованиями по качеству.

Резание трехкоординатным резцом (однозубой фрезой)

Монтажные поверхности теплоотводов обточены трехкоординатным резцом, чтобы получить идеальную поверхность большой площади.

Идентификация

Артикулы гравируются на монтажных поверхностях теплоотводов в любом указанном месте.

Фрезерование, рассверливание и зенковка отверстий

Все эти операции дорого обходятся, если ребер очень много. Если обработка со стороны ребер обязательна, рекомендуется убрать часть ребер, которая мешается при этом.

Отделка поверхности

Вся линейка алюминиевых теплоотводов Fabfin может быть анодирована. Также возможно покрытие простым или <золотым> шестивалентным хромом (не соответствует RoHS), чистым трехвалентным хромом (соответствует RoHS) или промыть. Комбинированные и медные теплоотводы покрываются никелем или промываются.

Если требуется непрерывная электрическая цепь на анодированных участках, то может быть проведена дополнительная обработка после удаления анодного слоя в нужных местах.

Нарезка резьбы

При нарезке резьбы в глухих отверстиях необходимо, чтобы высверленное отверстие было глубже, чем резьба.

Погрешности
Алюминиевый сплав и жесткость:

Основная плита, ребра и кронштейны вентилятора: 6063-T5. Ребра могут быть из алюминия 1100H14, комбинации металлов: алюминий 6063-T5 или 1100H14 и медь C11000.

Положение                          Значение

X                                            +/- 0,5мм (0,020")
.XX                                         +/- 0,25мм (0,010")
.XXX                                      +/- 0,13мм (0,005")

По длине

<=305мм +/- 0,5 (<=12" +/- 0,020) 
>305мм +/- 1,0 (>12" +/- 0,040)

По ширине

+/- 0,5мм (+/- 0,020" )

Угловые размеры

Обрезка  +/- 1 град
Экструзия  +/- 1 град
Механическая обработка  +/- 1 град

Гладкость (max.)

Экструзия<= 100мм ширина 0,1мм/25мм (<= 4"wide 0,004/") 
> 100 мм ширина 0,2мм/25мм (>4"wide 0,008/")
Механическая обработка+/- 0,03/25мм (+/-0,001/")

Шероховатость поверхности

Механическая обработка<=2500sq.mm - 0.8rms(/32)
>2500sq.mm - 1.6rms(/64)

Внимание: за дополнительную плату можно повысить точность.


Клееные алюминиевые теплоотводы

Обзор

Если характеристики Fabfin Вас не устраивают, компания Ferraz Shawmut предлагает  клееный вариант с зазором между ребрами 3мм (0,118") и толщиной ребра 1мм (0,040").

Ограничений по длине ребер нет, но рекомендуется использовать дополнительную планку на концах ребер, если их длина превышает 100мм (4").

Так же нет ограничений по толщине основной плиты до 13мм (0,5"). Минимальная толщина на маленьком теплоотводе - 9мм (0,35").

Максимальная ширина одной детали - 508мм (20").

Материалы и покрытия

Тип:

Отвечает требованиям:

"Золотое" хромирование

MIL-DTL-5541, Type I, Class 3, Gold

Обычное хромирование

MIL-DTL-5541, Type I, Class 3, Clear

Трехвалентный хром 

MIL-DTL-5541, Type 11, Class 3, Clear, соответствует RoHS

Промывка

Только обезжиривание

Никель

ASTM-B-733

 

Воздушные системы терморегулирования - Штампованные сборки - Медные теплоотводы

Обзор

Медные теплоотводы отлично работают при принудительном воздушном охлаждении. Процесс изготовления такой же, как у алюминиевых теплоотводов Fabfin , стандартные зазоры между ребрами - MF и AF (3,43мм и 5,49мм соответственно). Притом, что медь обеспечивает отличные характеристики, цена готового изделия выше. Можно сделать другие зазоры, но при этом ребра должны припаиваться с серебром. Клей не используется.

Если медные теплоотводы Fabfin Вас не устраивают, можно сделать паяную конструкцию с зазором 3мм (0,118") и толщиной ребра 1мм (0,040").

Ограничений по длине ребер нет, но рекомендуется использовать дополнительную планку на концах ребер, если их длина превышает 100мм (4").

Стандартная толщина основной плиты - 13 мм (0,5"). Минимальная толщина для небольшого теплоотвода - 9мм (0,35"). Нет ограничений на максимальную толщину плиты.

Максимальная ширина - 508мм (20").
Максимальная длина - 813мм (32").

Материалы и покрытия

  • Медный сплав C11000
  • Серебряный припой
  • Никель, отвечающий требованиям ASTM-B-733
  • Только обезжиривание

Воздушные системы терморегулирования - Штампованные сборки - Паяные медью

Обзор

Высокотемпературная пайка большого количества ребер значительно дороже, чем обжимка, приклеивание и низкотемпературная пайка, но обеспечивает надежную, высококачественную систему регулирования температуры, когда:

  • обжимка невозможна из-за высокого соотношения между высотой ребра и зазором;
  • приклеивание недопустимо по тепловым и/или механическим причинам;
  • низкотемпературная пайка ненадежна для алюминиевых деталей.

Обжимка алюминия в алюминий и низкотемпературная пайка меди на медь обладают теми же тепловыми и механическими характеристиками, что и высокотемпературная пайка при тех же условиях.

Высокотемпературная пайка комбинированных теплоотводов невозможна, если ребра изготовлены из меди и алюминия.

© 1999-2016 All Right Reserved. EFO Ltd. При использовании материалов ссылка на источник обязательна.
Контактная информация