Admin

 

 

FIMECC-tutkimus: Kansainvälisesti merkittävä parannus alumiiniseosten lämmönjohtavuudessa

Keveyttä ja käyttövarmuutta tukiasemiin uudella alumiiniseoksella ja valmistustekniikalla

Elektroniikan tehojen kasvaessa kasvaa myös hukkateho ja syntyvä lämpö on poistettava. Tähän ongelmaan tarjoaa ratkaisun Aalto-yliopiston ja Alteams Oy:n yhteinen tutkimusprojekti, jossa on saatu aikaiseksi yli 50 prosentin parannus valetun alumiinin lämmönjohtavuudessa.

Elektroniikan komponentit tulevat yhä tehokkaammiksi ja tuottavat yhä enemmän lämpöä, joka on poistettava valetuista alumiinikoteloista. Esimerkki käyttökohteesta on matkapuhelinverkon tukiasema kännykkämaston päässä. Ylikuumeneminen aiheuttaa tehotason rajoittamista. Jos tukiasemaradio kuumenee liikaa, tukiasema toimii huonosti, rajoittaa puhelujen määrää tai yhteys katkeaa.

Nyt FIMECCin Demanding Applications (DEMAPP) -tutkimusohjelmassa on saatu aikaiseksi merkittävä parannus alumiiniseosten lämmönjohtavuudessa.  Normaali lämmönjohtavuus on 120 W/mK. Tavoitteena on pidetty lukua 200. Tutkimusprojektissa on päästy jo tasolle 190 W/mK ja tätä tulosta voidaan pitää kansainvälisesti loistavana.

”Alumiiniseosten lämmönjohtavuuden paraneminen vaikuttaa eniten elektroniikkateollisuuteen, joka vaatii koko ajan näiltä seoksilta parempaa suorituskykyä. Elektroniikkavalmistajien ja heidän alihankkijoidensa lähtö Suomesta voidaan estää vain jatkuvalla teknisellä kehityksellä”, sanoo Aalto-yliopiston professori Juhani Orkas.

Jos alumiiniseoksen lämmönjohtavuus on hyvä ja kotelon seinämästä voidaan tehdä ohuempi, saadaan merkittävää etua lämmönsiirrossa.  ”Kotelon seinämä on saatava mahdollisimman ohueksi eli kevyeksi, sillä näin se on halvempi sekä valmistaa että kuljettaa ja asentaa. Parempi lämmönjohtavuus mahdollistaa myös uusia rakenteita ja poistaa erillisten lämmönlevittimien tarpeen.  Suurin vaikutus tällä teknisellä kehityksellä on pistemäisiin kuormiin eli suuritehoisiin prosessoreihin sekä tehovahvistimiin”, sanoo Nokia Siemens Networksin lämmönhallinta-asiantuntija Jari Huttunen.

Lämmönjohtavuuteen vaikuttavat valu- ja lämpökäsittelytekniikka sekä seostus

Lämmönjohtavuuden paranemisen taustalla on määrätietoinen alumiinin seostuksen sekä valu- ja lämpökäsittelytekniikan kehitys. Mitä vähemmän alumiiniseoksessa on seosaineita, sitä parempi lämmönjohtavuus. Elektroniikkakomponentteja valetaan painevalutekniikalla. Tässä projektissa matalaseosteisia alumiineja on valettu sekä normaalina painevaluna että puolijähmeässä tilassa ns. rheo casting -tekniikalla. Merkittävään lämmönjohtavuuden paranemiseen tarvitaan myös valun jälkeen komponenteille tehtävä lämpökäsittely.

Lämmönjohtavuuden paraneminen tuo merkittävää kilpailuetua alalla toimiville yrityksille. Mukana FIMECCin tutkimusprojektissa oli alumiinivaluja tekevä jyväskyläläinen Alteams. ”Alteams on maailman suurin alumiinivalujen toimittaja telekommunikaatioverkkoyrityksille. Useat elektroniikkateollisuuden asiakkaamme ovat kiinnostuneita tämän alueen kehitystyön tuloksista, telekommunikaatioalan lisäksi mm. taajuusmuuttaja ja autoelektroniikan valmistajat.  Valettu komponentti pysyy kauemmin teknisesti kilpailukykyisenä ja muut ratkaisut ovat aina kalliimpia”, sanoo Alteamsin kehityspäällikkö Esa Suikkanen.


Lisätietoja:
Toimitusjohtaja Harri Kulmala, FIMECC Oy, p. +358 40 840 6380, harri.kulmala@fimecc.com
Professori Juhani Orkas, Aalto yliopisto, p. +358 50 556 2288, juhani.orkas@aalto.fi
Kehityspäällikkö Esa Suikkanen, Alteams Oy, p. +358 400 979 939, esa.suikkanen@alteams.com

Katso myös tuloksesta tehty animaatio osoitteesta www.fimecc.com!

Lehdistökuvia: http://www.fimecc.com/image-bank

Aiheesta lisää:
Metallitekniikka 6/2012
3T 15.6.2012