Depuis 8 ans, les straps (liaisons souples) thermiques flexibles sont devenues un moyen pratique de contrôler la température sur les petits engins spatiaux (new space, LEO GEO…, mission exploratoire Mars , Lune…) , car la masse requise pour le strap thermique est limitée avec une rigidité réduite entre les composants.
Des straps thermiques Aavid Thermacore Europe flexibles peuvent être appliqués pour permettre un transfert de chaleur passif vers un dissipateur thermique et peuvent être ajustées à n’importe quelle longueur particulière pour la conception.
Pour les straps classiques ,le cuivre est utilisé pour sa bonne conduction thermique (2 fois plus importante que l’aluminium 6061 ). Cependant son poids (4 fois plus lourd que l’aluminium) limite ces avantages, surtout dans aéronautique et le spatial , et si l’on dispose de beaucoup de volume mais de peu de masse, l’aluminium peut être préférable. Encapsulation rigide du graphite dans l’alu 6061 ou encapsulation souple dans du Kapton.
Le donneur d’ordres peut nous contacter (En Français ou Anglais) pour définir le facteur de forme des brides, la longueur du strap et la conductance entre le deux points.
nous répondons en built to print ou build to spec. les produits sont manufacturés en Europe et donc pas de licence itar.
Devis prix présentation techniques : contactez votre représentant en France – Suisse – Belgique ou directement à l’usine Anglaise :Adresse usine : Unit 12/Wansbeck Business Park/Rotary Parkway, Ashington NE63 8QW, Royaume-Uni / +44 1670 859500
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Développement & Fabrication chez Aavid Thermacore Europe
Aavid Thermacore Europe, entreprise basée au Royaume-Uni, est leader dans la conception et la fabrication européenne de K-Core APG technologie de refroidissement par conduction.
La technologie utilisée est l’encapsulation de graphite recuit pour diffuser la chaleur des cartes électronique de puissance dans les domaines suivants : Aéronautique, Spatial, Militaire et application commerciales. Le graphite pyrolytique est inséré dans un matériau “parent”, le plus souvent de l’aluminium, mais il est aussi possible de l’encapsuler dans des alliages de cuivre, fibre de carbone, kapton ou encore du magnésium.
Le Composite K-Core APG ainsi réalisé peut être 3 à 4 fois plus conducteur thermiquement que l’aluminium qui aura servi à l’encapsuler.
Aavid Thermacore Europe a été récemment impliqué dans le programme de l’Agence Spatiale Européenne « ESA Artes 14 NeoSAT Technology, K-Core Transfer & Development Programme »
De Janvier 2015 à Octobre 2016, en coopération avec Airbus Defence & Space & Thales Alenia Space, Aavid Thermacore Europe a développé un radiateur spatial pour la prochaine génération de satellites. Ce projet a permis l’investissement dans l’outil de fabrication en Europe ainsi que le transfert technologique depuis Aavid Thermacore Inc USA vers Aavid Thermacore Europe UK
Figure 1: de gauche à droite; radiateur spatial NeoSAT K-Core APG; pièce de structure & conduction Solar Orbiter EUI , éléments de conduction METIS
Un autre exemple concret de l’implication d’Aavid Thermacore Europe dans les projets de l’Agence Spatiale Européenne ESA, c’est la fourniture du K-Core APG pour les charges utiles de 3 différents équipements dans le satellite d’observation du Soleil « Solar Orbiter »dont la mise en orbite est prévue pour 2018.
Le premier équipement est l’Extrême Ultraviolet Imager (EUI), le second est le Spectral Imaging of the Coronal Environment (SPICE) où un radiateur en K-Core APG a été développé pour remplacer la pièce de structure qui était en aluminium monolithique. L’utilisation du Kcore a réduit la masse et a amélioré significativement la performance de l’instrument grâce à la dissipation thermique.
La troisième est le Multi Elément Télescope for Imaging and Spectrosopy (METIS) où des pièces de structures en K-core APG ont été fabriquées et connectées avec des straps flexibles thermiques au Stood Off Radiator Assembly (SORA).
Figure 2: gauche à droite (haut); radiateurs Solar Orbiter K-Core APG SPICE & EUI Stood off Radiator Assemblies (SORA). (bas); Pièces de structures en K-core APG Solar Orbiter METIS.
La figure 3 présente le matériau anisotrope K-Core APG avec une conductivité dans le plan de 1700 W/m-K (à température ambiante), soit l’équivalent de plus de 4 fois la conductivité du cuivre (400W/m-K). Le fait que la diffusion chaleur se fasse dans la direction horizontale permet de sélectionner cette technologie quand l’espace et la profondeur sont limités. La conductivité perpendiculaire étant d’environ 12 W/m-K. Cette très faible conductivité est compensée dès la conception par l’ajout de vias thermiques comme présenté à la figure 3 ainsi qu’au matériau de base servant à l’encapsulation (aluminium ou cuivre)
Figure 3 – Matériau APG Aavid Thermacore® Europe
A partir de ces propriétés, le K-Core APG est adapté pour la conception et la fabrication de dissipateurs. L’aluminium ou le cuivre comme matériau d’encapsulation permettent de faire des variantes avec des ailettes de refroidissement. Dans ce cas les ailettes aluminium seront moins chères et plus légères que les ailettes en cuivres pour relever les challenges de vos projets.
Le matériau K-Core APG est un composite avancé de pyrocarbone et d’un matériau “parent”, la combinaison des deux améliore significativement la dissipation thermique. La couche de graphite n’est jamais utilisée seule, mais toujours encapsulé pour éviter l’oxydation dans un matériau tels que le cuivre, la fibre de carbone, le Kapton ou encore le magnésium, en fonction du cahier des charges mécanique de l’application. Le K-Core APG est découplé de l’encapsulation (pas de collage).
Le K-Core APG présente des arguments techniques pour être la solution idéale en aéronautique et spatial. Les points clés et les bénéfices sont les suivants :
Le K-Core est plus léger que la plupart des matériaux d’encapsulation et permet d’avoir un gain direct de 5% de masse minimum par rapport à un drain aluminium traditionnel.
Bien qu’avec des performances thermiques supérieures, le K-Core permet à l’Ingénieur d’utiliser cette solution en lieu et place sans changer le design mécanique. Cette conduction thermique améliorée rend possible la réduction de masse ou encore l’augmentation de la puissance (W) électronique ou de la densité de composants.
C’est une solution totalement passive et la dissipation n’est aucunement impactée par la gravité ou les accélérations.
Les pics de température des semi-conducteurs sont significativement réduits (voir figure 7), il y a un réel impact au niveau de la conductivité thermique.
La plage de fonctionnement en température est très large : -123°C (150k) to +125°c (398k) (voir Figure 5)
L’usinage de l’encapsulant est possible de même que les traitements de surfaces.
Montage direct sur semi-conducteur possible, gestion de la dilatation (CTE- matched).
Encapsulation totalement hermétique, durcie et résistante aux agressions et dommages.
Flexibilité dans la conception en fonction des besoins du Client (voir Figure 6)
Figure 5 – Conductivité thermique dans le plan
Figure 6 – exemple de configuration du K-Core APG
Aavid Thermacore Europe a livré le K-Core APG dans une grande variété d’applications critiques pour l’aéronautique civile et militaire. Aavid Thermacore travaille aussi sur les facteurs de formes COTS (Commercial Off-The-Shelf). Ces plaques froides répondent aussi aux dernières évolutions du VME64x/VPX en option par rapport aux drains aluminium.
Figure 7 – Plaque froide 6U K-Core Aluminium
Aluminium de base (Température de surface Max– 115°C)
K-Core APG (Température de surface Max – 97 °C)
Figure 8 – Plaque froide Aluminium versus Plaque froide 6U K-Core. Le Mappage de la CFD montre que la température de surface a été réduite de 18°C par rapport à un drain en aluminium classique.
Figure 9 – Photos de la ligne de fabrication K-Core chez Aavid Thermacore Europe Ltd (UK)
Figure 10 – Etapes de Fabrication du K-Core APG chez Aavid Thermacore Europe Ltd (UK)
Press releaseFactory : Aavid Tdhermacore Europe Ltd
Unit 12 Wansbeck Business Park, Ashington, Northumberland, United Kingdom, NE63 8QW
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Get Better Thermal Performance — Keep Electronics Cooler with Thermal Spreaders
Protect sensitive electronics from temperature fluctuations with heat spreading solutions from k Technology, Aavid Thermacore’s Division for advanced solid conduction systems.
k Technology k-Core thermal spreaders effectively extract heat from a surface opposite to an area of concentrated heat load. The resulting thermal spreading effect dissipates heat quickly and significantly reduces both peak temperatures and temperature change (∆T) compared with traditional aluminium designs. The result is increased chip life and potentially higher-power operation.
k Technology k-Core® thermal spreaders also can offer a low coefficient of thermal expansion, making a high-resistance interface between chip and spreader unnecessary.
graphite pyrolytique
Compare the temperature change using a conventional aluminium heat spreader with that of a k-Core thermal solution.
Thermacore Europe
Thermal management challenge? Take the first step towards the solution for you.
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Conduction Heat Transfer Expertise from k Technology
Advanced solid conduction concepts from k Technology are used in thermal applications all over the world.
Among its primary thermal solutions, k Technology developed the patented k-Core heat transfer system, which uses encapsulated graphite to help alleviate heat in high-power electronics for applications in aerospace, military and commercial applications. The k-Core material uses APG as an insert within an encapsulating structure. k-Core can be fabricated by employing most conventional thermal management materials as the encapsulant (e.g., aluminium and copper alloys, ceramics, and composites), as dictated by user need and application. Light in weight, the passive k-Core system is highly conductive thermally and offers designers the ability to tailor coefficients of thermal expansion (CTE) if needed. The k-Core heat transfer system is typically designed for a specific application by our experienced engineering team.
Because k-Core can be encapsulated in a wide range of conventional thermal management metals and materials, k-Core heat transfer products provide “drop-in” replacements for the solid metal conductors. As a result, thermal designers can significantly reduce their electronic component temperatures, thereby improving performance, reliability and greatly prolonging the life of your most valued electronics systems.
k Technology’s products are used in aerospace satellites, avionics and military aircraft such as the F-35, F-22 and F-16 fighter planes. k Technology thermal management products also cool high power density electronic packaging, power electronics and other applications requiring high-performance heat transfer.
The k-Core Product Line
Patented encapsulated APG material system has three times the conductivity (k) of copper with the mass of aluminium
APG graphite provides a high k path
Encapsulant sets the CTE and structural properties
Encapsulant material is selected to satisfy requirements
Drop-in replacement for conventional conduction solutions
Table 1 k-Core Material Properties with Various Encapsulant Materials
Material
Thermal Conductivity (W/mK)
Density (g/cm3)
Coefficient of Thermal Expansion (CTE) (ppm/K)
Specific Conductivity (conductivity/ density) (W/m·K/g/cm3)
w/o APG insert
with k-Core
w/o APG insert
with k-Core
w/o APG insert
with
k-Core
Copper (OFHC)
390.0
1176.0
8.90
4.92
16.9
43.8
239.2
Beryllium
220.0
1108.0
1.80
2.08
13.5
122.2
533.7
Aluminium Beryllium (62% Be)
210.0
1104.0
2.10
2.20
13.9
100.0
502.7
Aluminium (6061)
180.0
1092.0
2.80
2.48
23.6
64.3`
441.0
AlSi (40% Si)
126.0
1070.4
2.53
2.37
15.0
49.8
452.0
Magnesium (AZM)
79.0
1051.6
1.80
2.08
27.3
43.9
506.6
Kovar
14.0
1025.6
8.40
4.72
5.9
1.7
217.5
Custom thermal management solutions tailored to specific user needs. From one-of-a-kind spacecraft components that satisfy specific and demanding requirements to the production of thousands of thermal cores and heat spreaders to a given specification, k Technology has the expertise and experience to solve your thermal management challenges.
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La gestion thermique est le processus de sélection d’un composé thermoconducteur à un ou plusieurs composants sur des circuits imprimés dans les modules de composants électroniques. Le composé thermoconducteur permet d’évacuer la chaleur du circuit imprimé et donc d’augmenter la durée de vie du module de commande. L’interface thermique peut etre aidé avec des caloducs, des plaques froides liquides ou encore des dissipateurs à ailettes.
La proposition de solutions économiques, rapides, pérennes dans le temps est un défi que nous relevons tous les jours.
Une offre pragmatique, compétitive en prix, indépendante de toute marge commerciale, uniquement basée sur le délai de livraison et la technicité du produit
photo 1 : test rig done in 2010.
k Technology k-Core thermal spreaders effectively extract heat from a surface opposite to an area of concentrated heat load. The resulting thermal spreading effect dissipates heat quickly and significantly reduces both peak temperatures and temperature change (∆T) compared with traditional aluminium designs. The result is increased chip life and potentially higher-power operation.
Among its primary thermal solutions, k Technology developed the patented k-Core heat transfer system, which uses encapsulated graphite to help alleviate heat in high-power electronics for applications in aerospace, military and commercial applications. The k-Core material uses APG as an insert within an encapsulating structure. k-Core can be fabricated by employing most conventional thermal management materials as the encapsulant (e.g., aluminium and copper alloys, ceramics, and composites), as dictated by user need and application. Light in weight, the passive k-Core system is highly conductive thermally and offers designers the ability to tailor coefficients of thermal expansion (CTE) if needed. The k-Core heat transfer system is typically designed for a specific application by our experienced engineering team.