Das Testing und die Validierung von Kühlkörpern, bestückt mit elektronischen Komponenten, erfolgen auf vielschichtige Art und Weise. Dazu führen wir bei Miba Cooling in unserem hauseigenen Testcenter entsprechende Tests auf speziellen Prüfständen durch. Die Validierung sichert und dokumentiert dabei die Leistungsfähigkeit des Kühlkörpers, sprich: wie gut der Kühlkörper die eingebrachte Wärme abführen kann.
Ziel der angewendeten Testverfahren ist es, frühzeitig beurteilen zu können, ob das Kühlkörperdesign den Anforderungen entspricht. So sichern wir die korrekte Funktion und Qualität der Wasserkühler, Luftkühler oder Heatpipes ab.
Wie belastbar muss ein Bauteil sein? An welcher Position zeigt sich welche thermische Belastung und bei welcher Leistung der Elektronik? Hält das Material des Kühlkörpers den Druck- und Temperaturbelastungen stand? Fragen wie diese sollten lange vor der Serienproduktion der Kühlkörper beantwortet werden.
Um eine reibungslose Serienproduktion zu gewährleisten, simulieren wir daher zuallererst verschiedene Szenarien unter realen Bedingungen. Mit dieser CFD-Simulation bestimmen wir beispielsweise die optimalen Dimensionen des Kühlkörpers sowie das ideale Flowfield bei wassergekühlten Kühlkörper.
In unserem Testcenter kommen verschiedene Methoden wie mechanische, elektrische und thermische Prüfungen zum Einsatz. Ein wesentlicher Bestandteil bei den Validierungen von Miba Kühlkörper ist das mechanische und thermische Verhalten. Damit ist die Widerstandsfähigkeit über die Lebensdauer bei hohen thermischen Belastungen gemeint.
Mit der Erfahrung zur richtigen Wahl der Eingangsparameter kann mit den Ergebnissen aus der Simulation auch der Validierungsprozess verkürzt werden. Die Validierungsergebnisse dienen der Nachweisführung, dass der Miba Kühlkörper unter realen Bedingungen den kundenspezifischen Anforderungen entspricht.
Sie trägt auch dazu bei, Inkonsistenzen bei der Produktentwicklung frühzeitig zu beseitigen und die Produktqualität und -zuverlässigkeit in einer späteren Serienproduktion sicherzustellen. Mit dem Simulations- und Validierungsprozess bei Miba Cooling erfüllen die Kühlkörper nicht nur ihre Aufgaben. Die Bauteile entsprechen auch höchsten Qualitätsanforderungen.
Wird der Kühlkörper später in Serie produziert, erfolgen auf hauseigenen Testeinrichtungen laufende Überprüfungen. Damit stellen wir sicher, dass das Produkt entsprechend den Kundenanforderungen reproduziert werden kann und den Qualitätsanforderungen entspricht.
Je nach Anforderungen kommen während der Serienproduktion unterschiedliche Prüfmethoden und -verfahren zum Einsatz. Miba Cooling verfügt über ein hauseigenes Prüflabor und kann für die eigenen Produkte eine Vielzahl an Prüfungen durchführen. Wir haben die wichtigsten Testverfahren zusammengefasst.
Mit einer Wärmebildkamera sowie einer verknüpften Bildanalyse kann die Funktionsfähigkeit eines Kühlers geprüft werden. Dazu wird Heißwasser durch den Wasserkühler gespült, um die Bauteiloberfläche zu erwärmen. Dies wird mit einer fest installierten Infrarotkamera visualisiert, um auf die Leistungsfähigkeit des Kühlers zu schließen. Die Wärmebildkamera, die Auswertelektronik und Bildverarbeitung integriert, erfasst eine hohe räumliche Auflösung und eine exakte Temperaturauflösung von 0,5 °C. Der klare Vorteil ist eine gleichbleibende und zuverlässige Produktqualität mit personenunabhängiger Fehlererkennung.
Diese Testmethode testet den thermischen Widerstand und den hydraulischen Druckverlust von flüssigkeitsgekühlten Kühlplatten. Zu diesem Zweck verwendet das Solution Team von Miba Cooling verschiedene Kühlmittel wie Wasser, Ethylen oder Glycol. Der Prüfstand zeichnet automatisch Daten auf und kann auch in Kombination mit dem IGBT-Prüfstand eingesetzt werden.
Mit unserem Helium-Dichtheits-Prüfstand untersuchen wir die Kühlkörper auf Beschädigungen. Helium hilft, etwaige Lecks zu detektieren. Die Prüfung findet mit einer so genannten Schnüffelsonde statt. Dafür wird der Kühler mit Helium geflutet. Die Schnüffelsonde prüft außen, ob Helium austritt.
Das Helium Leak Testing ist ein hochempfindlicher Prüfstand mit einer Leckrate von bis zu 10-6 mbar.l/s.
Mit der Zeiss 3D-Koordinatenmessmaschine (CMM – Coordinate Measuring Machine) kann Miba Cooling die geforderten maßlichen Anforderungen (z.B. das Bohrbild für die Montage der Hochleistungselektronik) bei der Ersteilprüfung garantieren. So können wir Produktionsfehler sofort erkennen und vermeiden. Der Kühlkörper wird mit einer Genauigkeit von +/- 0,8 μm gemessen. So lassen sich auch viele kleine Merkmale einfach messen. Das ist effizient und senkt auch die Fertigungskosten.
Die Qualität der Klebung von Finnen in einem Luftkühlkörper wird mithilfe des Finnenauszugs-Prüfstands überprüft; dabei wird die notwendige Kraft durch Ausziehen von Finnen aus dem Profil ermittelt.
Eingebettet im Konzernverbund der Miba AG eröffnen sich für Miba Cooling auch weitere interne Möglichkeiten zur Bauteilanalyse. Dies wird insbesondere relevant z.B. zur Überprüfung der Qualität des Vakuumlötens hinsichtlich vollflächiger Anbindung eines Lötdeckels an den Grundkörper (siehe Bild). Physikalische und mechanische Materialcharakterisierung, Schichtdickenmessungen von Beschichtungen, Elektronenmikroskopie und Röntgenanalysen, Analysegeräte von Schweißverbindungen uvm. steht Miba Cooling zur Verfügung.
Das Miba Cooling Solution Team führt in den verschiedenen Phasen der Entwicklung und Produktion eine Reihe an Tests mit modernster Prüftechnologie durch. Damit reduzieren wir die Produktentwicklungszeiten und stellen die Produktqualität während der Serienproduktion sicher.
Generell ist es sinnvoll, im Prozess der Entwicklung und Entstehung neuer Kühlkörper unterschiedliche Testverfahren einzusetzen. Valide und aussagekräftige Daten zur thermischen und mechanischen Entwicklung von Bauteilen können dabei helfen, die Lebensdauer der Leistungselektronik unserer Kunden zu verbessern und gleichzeitig die Kosten zu senken.
Alle Daten der durchgeführten Prüfungen werden in ausführlichen und professionellen Testberichten festgehalten. Grenzwertige Messwerte können frühzeitig und zuverlässig erkannt und schnell behoben werden.
