An die Leistungsklasse angepasste Entwärmungskonzepte

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Heitec AG

CTX Thermal Solutions GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Fischer Elektronik GmbH & Co. KG

Freie Konvektion – leise und sehr effektiv

Aus einer hoch wärmeleitfähigen Aluminiumlegierung im Strangpressverfahren hergestellte Kühlkörper liefern effiziente Entwärmungsmöglichkeiten für kleinere, aber auch größere Verlustleistungen und bieten ein optimales Verhältnis aus Preis, Leistung, Gewicht und Volumen. Ein weiterer Mehrwert ist durch die sehr gute und beliebig mechanische Bearbeitbarkeit sowie der Möglichkeit zur Oberflächenbeschichtung gegeben. Auch für die Entwärmung von elektronischen Bauteilen auf der Leiterkarte sind Kühlkörper verschiedenster Ausführungen bereits ein etabliertes, probates Mittel.

Für Transistoren, die mittels IMT (Insert Mount Technology, Durchsteckmontage) direkt auf der Leiterkarte montiert sind, erfolgt eine sehr gute Wärmeableitung über so genannte Fingerkühlkörper (Aufmacherbild). Effiziente Kühlkörpertypen für alle gängigen Transistorbauformen, wie z. B. TO 220, TO 218, TO 247 sowie SIP-Multiwatt und etliche mehr, bieten passende Board-Level-Kühlkörper aus Aluminium- oder Kupferwerkstoffen.

Das ist eine ausgezeichnete Möglichkeit, auf kleinstem Einbauraum geringe bis mittlere Halbleiterverlustleistungen sicher aufzunehmen und an die Umgebung abzuführen. Fingerkühlkörper haben eine sehr effektive und kompakte Bauweise, welche aus einer Grundplatte besteht, von der abstehende Lamellen oder Fahnen (Finger) in gerader oder auch abgewinkelter Form die Geometrie ergeben.

Die horizontale (liegende) oder vertikale (stehende) Befestigung der einzelnen Transistortypen auf dem Kühlkörper erfolgt unter anderem mittels integrierter Befestigungslöcher und Lochbilder für eine Schraubmontage oder für spezielle Transistorhaltefedern. Bei der Schraubmontage wird der Transistor auf den jeweiligen Kühlkörpertyp aufgesetzt und gleichzeitig mit diesem, oder auch der Leiterkarte, als eine Einheit verschraubt. Die jeweiligen auf die Bauteile abgestimmten Federklammergeometrien ermöglichen durch ihren hohen Anpressdruck einen optimalen Wärmeübergang zwischen Bauteil und Kühlelement sowie eine einfache und schnelle Montage mit sicherem Halt.

Kühlkörperformen mit einer integrierten Klammerbefestigung, die so genannten Aufsteckkühlkörper, bieten eine weitere Art der Kühlkörperkontaktierung für Transistoren auf der Leiterkarte. Der ebenfalls auf den Transistortyp und auf die benötigte Haltekraft angepasste Befestigungsflansch wird direkt bei der Herstellung durch Biegeprozesse in den Kühlkörperaufbau integriert.

Die Montage der elektronischen Bauteile erfolgt hierbei durch Aufschieben des Kühlkörpers auf das Bauteil. Zur mechanischen Fixierung der jeweiligen Fingerkühlkörper auf der Leiterkarte enthalten diese ebenfalls durch den Fertigungsprozess integrierte Lötstifte für eine horizontale oder vertikale Einlötbefestigung. Gleichfalls besteht die Möglichkeit, Fingerkühlkörper mit einer komplett lötfähigen Oberfläche zu beschichten, wodurch eine hervorragende Lötbarkeit gemäß der EU-Richtlinie RoHS umgesetzt wird.

Wirkungsvolle Entwärmung mit SMD-Kühlkörpern

Für oberflächenmontierbare Bauelemente auf der Leiterkarte (SMT, surface-mount technology; SMD, surface-mount device) bzw. für Komponenten, die keine Anschlussdrähte besitzen, ermöglichen kompakte SMD-Kühlkörper (Bild 1) eine wirkungsvolle Art der Entwärmung. Diese werden im Aluminiumextrusionsverfahren oder als Drehteil aus Aluminium hergestellt und sind jeweils auf die oberflächenmontierbaren elektronischen Bauteile hinsichtlich Geometrie und Gewicht abgestimmt.

Der kleinste SMD-Kühlkörper besitzt eine Kontaktoberfläche von 31,5 mm² bei einem Gewicht von 0,24 g. Deshalb können die SMD-Kühlkörper z.B. direkt auf die Oberseite von gelöteten BGA-Bauteilen (Ball Grid Array) aufgeklebt werden, ohne dass hierbei die kugelförmigen geformten Lötpunkte auf der Unterseite des Bauteils durch mechanische Belastung zu beschädigen.

Für eine Klebverbindung von geeigneten SMD-Kühlkörpern auf das jeweilige Bauteil bieten sich doppelseitig klebende Wärmeleitfolien oder verschiedene Epoxydharzwärmeleitkleber an. Verschiedenartige Verpackungsformen wie Gurt und Spule, Tablett oder Stangenmagazin unterstützen und gewährleisten ebenfalls den automatischen Bestückungsprozess.

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