CTX-Stiftkühlkörper für Amphenol FCI

Arthur Brinkmann, Vertrieb, CTX Thermal Solutions in Nettetal

Amphenol FCI (AFCI) ist einer der führenden Entwickler und Hersteller von Hightech-Steckverbinderlösungen und Kabelbaugruppen-Lösungen für unterschiedliche Branchen wie Telekommunikation, Datenspeicherung und Server, Verbraucherelektronik sowie vieles mehr. In einem aktuellen Projekt stattete das Unternehmen, das zur weltweit operierenden FCI-Unternehmensgruppe gehört, ein Datenzentrum mit Hochgeschwindigkeitsmodulen für optische Schnittstellen mit einer Datenrate von 300 Gb pro Sekunde aus. „Dabei zählte zu unseren Aufgaben, unter verschiedensten Einsatzbedingungen für eine zuverlässige Entwärmung der Hochleistungs-Server zu sorgen“, erklärt Alexander Jacob, Senior Mechanical Engineer bei AFCI Europe. Dafür waren die Verantwortlichen von AFCI auf der Suche nach einem Anbieter von Kühlkörpern, der den hohen Anforderungen gewachsen ist. Sie wurden bei CTX Thermal Solutions in Nordrhein-Westfalen fündig: Das Unternehmen hat sich auf Kühllösungen für ein breites Anwendungsspektrum spezialisiert. Das entsprechende Kühlkörper-Portfolio reicht von nur wenigen Millimeter großen und einigen Gramm leichten Kühlelementen für SMD-Bauteile bis hin zu 200 kg schweren Flüssigkeitskühlkörpern für Wechselrichter in Eisenbahnen und enthält unter anderem spezielle Stiftkühlkörper, die für besonders hohe Kühlleistungen designt wurden. Sie sorgen beispielsweise für eine zuverlässige Entwärmung von LED-Applikationen sowie BGA-Bauformen und entsprechen den Anforderungen von AFCI für die Ausstattung des Rechenzentrums.

Das Besondere an Stiftkühlkörpern von CTX: Sie werden im Kaltfließpressverfahren aus Reinaluminium (Al99,5/1070) oder Reinkupfer (CU1100/CU1020) hergestellt. Die Materialstruktur der Kühlkörper ist besonders homogen und dicht, da der Umformprozess die Bildung von Luftblasen und Lunkern sowie den Einschluss von Fremdkörpern verhindert. Das entsprechende Gefüge erhöht die Wärmeleitfähigkeit des fertigen Produkts ( 220 W/mk) im Gegensatz zum Rohmaterial. Darüber hinaus ist die Oberflächenqualität und Formgenauigkeit so hoch, dass eine mechanische Nachbehandlung nur in Ausnahmefällen notwendig ist. Das Verfahren des Kaltfließpressens bietet sich besonders für die Produktion kleiner projektspezifischer Serien an. „Es lässt eine hochpräzise Formgebung zu, der kaum gestalterische Grenzen gesetzt sind“, erklärt Wilfried Schmitz, Geschäftsführer der CTX Thermal Solutions GmbH. Von zylindrischen Stiften über dünne Lamellen bis hin zu quadratischen Stab- oder hexagonalen Säulenformen ist alles möglich. Die kaltfließgepressten Stiftkühlkörper eigneten sich damit optimal für das von AFCI ausgestattete Rechenzentrum. „Simulationen ergaben, dass Module, die mit Stiftkühlkörper von CTX bestückt sind, unabhängig von der Strömungsrichtung und ohne Anpassung des Kühlkonzepts platziert werden können. Das ist vor allem dann hilfreich, wenn in komplexen Systemen die Windrichtung nicht eindeutig ist. Für unsere Kunden erleichtert das die Umsetzung“, erklärt Alexander Jacob. Diese Unabhängigkeit bezüglich der Strömungsrichtung hängt auch damit zusammen, dass sich die Luft in kalt fließgepressten Kühlkörpern in drei Richtungen, statt nur in zwei Dimensionen wie in extrudierten Kühlköpern mit langen Kühlrippen bewegt. „Genau aufgrund dieser besonderen Materialbeschaffenheit und den dadurch erzielten thermischen Eigenschaften waren die kalt fließgepressten Stiftkühlkörper von CTX interessant für unsere Anwendung“, sagt der Senior Mechanical Engineer von AFCI.

Für das Datenzentrum-Projekt waren kleine Stiftkühlkörper mit dünnen und gleichzeitig besonders langen Stiften erforderlich, um in der Fläche nicht zu viel Raum zu verlieren. Im beschriebenen Fall entsprach die Fläche einem Quadrat von 18 x 18 mm. Deswegen mussten viele dünne Stifte auf eine Höhe von 25 mm gepresst werden, um die Konvektionsfläche und damit die Kühlleistung zu erhalten. Dabei konnte AFCI auf die umfangreichen Erfahrungen des Kühlkörper-Spezialisten vertrauen, wie Alexander Jacob beschreibt: „In enger partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit CTX haben wir verschiedene Prototypen getestet, bis wir gemeinsam zur optimalen Ausführung gelangt sind.“ Dabei hebt er die direkte Kommunikation und die schnelle Umsetzung von CTX hervor, die bei diesem Projekt zu erheblichen Zeiteinsparungen geführt hat. Neben einer guten Produktqualität machen eben diese Eigenschaften aus seiner Sicht langfristig eine funktionierende Partnerschaft aus. Und so setzt AFCI zukünftig noch stärker auf CTX: „Zum Start unserer Zusammenarbeit im vergangenen Jahr haben wir einige hundert Stück der Stiftkühlkörper von CTX bezogen. Aufgrund der guten Ergebnisse wird sich die von uns bezogene Stückzahl in 2017 voraussichtlich auf mehr als 10.000 erhöhen.“ ik