Cooling Days 2022 Elektronikkühlung und Wärmemanagement für Profis

Von Johann Wiesböck

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Die Cooling Days 2022 stellen zahlreiche neue Technologien und Lösungsansätze vor. Die thematischen Schwerpunkte der Vorträge am 18. und 19. Oktober liegen auf Grundlagen und neuen Technologien.

Sieben häufige Fehler, die Sie besser Ihren Wettbewerbern überlassen, beschreibt Prof. Dr. Andreas Griesinger, Duale Hochschule Baden-Württemberg.
Sieben häufige Fehler, die Sie besser Ihren Wettbewerbern überlassen, beschreibt Prof. Dr. Andreas Griesinger, Duale Hochschule Baden-Württemberg.
(Bild: Duale Hochschule Baden-Württemberg)

Das Kühlen elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Systeme bis hin zu ganzen Anlagen gehört schon immer zum Handwerkszeug der Hardware-Entwickler und System-Designer. Durch die unaufhaltsame Steigerung der Packungsdichte und des stetig zunehmenden Leistungsdurchsatzes wird diese klassische Ingenieursaufgabe jedoch zur ständigen Herausforderung.

Dass Elektronikentwickler und Gerätebauer diesen Herausforderungen optimal vorbereitet begegnen können, hat ELEKTRONIKPRAXIS die Cooling Days ins Leben gerufen. An zwei Tagen werden zahlreiche Aspekte der Elektronikkühlung analysiert. Experten aus Industrie und Forschung erklären die wichtigsten Grundlagen und stellen neue Verfahren und Produkte für die Elektronikkühlung vor. Folgende Themen und Referenten erwarten die Teilnehmer am 18. Oktober, dem Grundlagentag.

Sieben häufige Fehler, die Sie besser Ihren Wettbewerbern überlassen

Die Cooling Days werden eröffnet von Prof. Dr. Andreas Griesinger, Duale Hochschule Baden-Württemberg. Sein Thema lautet: Wärmemanagement in der Elektronik – sieben häufige Fehler, die Sie besser Ihren Wettbewerbern überlassen.

Als zweiter Sprecher folgt Robert Liebchen vom ZFW Stuttgart. Er referiert über Oberflächen, Grenzschichten und thermische Interfacematerialien und gibt praktische Tipps für die Anwendung von thermischen Interfacematerialien, Gap Fillern und Phase Change Materialien. Der Vortrag zeigt einen Überblick über Thermal Interfacematerialien (TIM). Es werden die wichtigsten Einflussgrößen zur Auslegung von TIM diskutiert und anhand eines Beispiels die Vorausberechnung einer Kontaktstelle mit und ohne TIM vorgestellt. Neue Messmethoden zur Charakterisierung von „Begin of Life“ und „End of Life“ mittels Power Cycling runden den Vortrag ab.

Mit Methoden zur Charakterisierung von Wärmepfaden in der Elektronik befasst sich Prof. Dr. Andreas Griesinger in seinem zweiten Vortrag. Er vergleicht dabei verschiedene Mess- und Analyseverfahren zur detaillierten Bestimmung von Wärmeleiteigenschaften.

Zum Abschluss des ersten Tages erklärt Tobias Best von Alpha Numerics den Einsatz eines CFD-Simulationswerkzeuges und stellt die Funktionsweise sowie den CAD- und PCB-Import vor. Nach einem detaillierten Blick in die Funktionsweise eines branchenspezifischen CFD Simulationswerkzeuges für die Elektronikindustrie wird anhand von eMobility-Beispielen die Einsatzmöglichkeiten und die Grenzen solch eines Werkzeuges aufgezeigt.

Elektronikkühlung: Neue Technologien und Best-Practice-Beispiel

Den Mittwoch, 19. Oktober, eröffnet Tobias Best mit dem Thema „Konzeptphase – Kühlkonzepte mit wenig Informationen entwickeln“. Dieser Vortrag konzentriert sich genau auf diese Phase und zeigt, wie man bereits in der frühen Ideenentwicklung mit wenigen Produktdetails erste Aussagen über das thermische Verhalten machen kann und schon zu diesem Zeitpunkt die Weichen für ein gutes thermisches Design stellt.

Den Einsatz der Cold-Spray-Technologie für elektrische Anwendungen beschreibt Michael Dasch von Impact-Innovations. Dieser Vortrag beschreibt die Eigenschaften von kaltgespritztem Kupfer und seine Verwendung für hybride Kühlkörper- und Sammelschienenanwendungen. Dabei sind die Eigenschaften von kaltgespritztem Cu im gespritzten Zustand vergleichbar mit Masse-Cu – mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 98 Prozent IACS und einer Wärmeleitfähigkeit von 368 W/mK. Es können perfekt gasdichte Cu-Lagerstätten mit einer He-Leckrate kleiner als 1×10-7 mbar l/s produziert werden.

Über gedruckte Wärmeleitpasten zur Optimierung des Wärmemanagements elektronischer Baugruppen spricht Michael Kollasa von Lackwerke Peters. Gedruckte Wärmeleitpasten, die die Wärme in der Fläche verteilen, oder als thermal interface einen guten Wärmeübergang zu Metallheatsinks herstellen, werden beim Leiterplattenhersteller direkt auf die Leiterplattenoberfläche gedruckt. Dieses kostengünstige Verfahren bietet zudem Designfreiheit, die Möglichkeit schneller Layoutwechsel und Prozesssicherheit. Allein oder in Kombination gewährleisten sie zudem eine hohe elektrische Isolation und ermöglichen neue Konzepte und Lösungen für ein thermisches Management.

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Hochvoltisolation mittels thermischer Interface-Materialien

Im Automotive PowerTrain für die e-Mobilität wird inzwischen mit Spannungen von 400V bzw. 800V gearbeitet. Was in der klassischen industriellen Leistungselektronik schon lange eingesetzt wird, ist für viele Anwender bei der Entwicklung von Invertern, OnBord-Charger und Elektroantrieben für ein Elektrofahrzeug eine neue Herausforderung. Wie garantiert (m)ein Design dauerhaft eine zertifizierte, primäre Isolationsbarriere und Funktonalität unter verschiedensten Fahrbedingungen bei solchen Spannungen? Antworten gibt Holger Schuh von der Henkel AG & Co KGaA in seinem Vortrag.

Kombinierte Umform- und Feinschneidtechnologie ermöglicht hochpräzise und effiziente Fertigung von Baseplates und Kühlkörpern. Welche Vorteile sich dadurch ergeben, erklärt Dr. Benjamin Hertweck von Kern und Liebers.

Mit Low Pressure Moulding und den Einsatzmöglichkeiten zum Verguss von Leistungselektronik befasst sich der Vortrag von Paul Ranft, Experte bei OptiMel Schmelzgußtechnik.

Mit automatisierter Thermosimulation für Elektronikgehäuse befasst sich der Vortrag von Patrick Hartmann von PHOENIX CONTACT anhand von Best -Practice-Beispielen.

Im nächsten Vortrag befasst sich Florian Becker von Panasonic mit der Minimierung der Verlustwärme im Komponentenbereich am Beispiel elektromechanischen Relais. Oftmals ist hier eine aktive Kühlung nicht möglich und trotzdem sind hohe Anforderungen hinsichtlich der thermischen Grenzen spezifiziert. Der Ansatz von Panasonic ist es, die Verlustwärme in den Relais zu optimieren. Wie das mit konstruktiven Möglichkeiten in elektromechanischen Komponenten erreichen wird und wie sehr sich dadurch die überschüssige Energie minimiert, wird im Rahmen dieses Vortrags dargelegt.

Techniktrends für Elektronikkühlung und Wärmemanagement

Cooling Days
(Bild: VCG)

Die Cooling Days stehen schon seit Jahren für geballtes Know-How und sind für Entwickler und Gerätebauer elektronischer Bauelemente, Baugruppen und Systeme zum Pflichttermin geworden. Der Kongress bietet eine ideale Gelegenheit für das Networking unter den Teilnehmern und die Kontaktaufnahme zu den zahlreichen Experten aus Forschung und Industrie.

Optimaler Einsatz von Lüftern für Leistungshalbleiter

Der Vortrag von Stephan Bachmann, Sepa Europe, beschreibt aus der Sicht eines Entwicklers, die gängigen Herausforderungen der lüfterunterstützten Entwärmung und zeigt anhand von Best-Practice-Beispielen deren Bewältigung auf. Vorgestellt wird, wie Prozessoren und FPGAs gekühlt werden, ohne dabei bestehende Bauraumvorgaben zu sprengen. IGBT und MOSFET mit hohen Verlustleistungen sind nicht nur durch den Einsatz großvolumiger Aluminiumprofile zu kühlen. Lüfterunterstützte Durchströmung mit gezielter Lenkung der erwärmten Luft erlauben leichte, kostengünstige und kleinere Kühlkonzepte. Dabei ist es wichtig, die Lebensdauererwartung und die Geräuschentwicklung nicht aus dem Auge zu verlieren und „beliebte“ Fehler zu vermeiden.

Das Thermal Management mit Insulated Metal Substrates erklärt Robert Art von Ventec. In seinem Vortrag wird er die neuesten Entwicklungen beim Wärmemanagement am Beispiel modernster Produkte beschreiben, insbesondere bei isolierten Metallsubstraten. Spezifische Eigenschaften von IMS werden vorgestellt. Dabei geht es nicht nur um die Wärmeableitung und die Steigerung der Wärmeleitfähigkeit (W/mK), die natürlich von großer Bedeutung sind, sondern auch um die gesamte Wärmebilanz. Eine der wichtigsten Fragen, die beantwortet wird, ist, wie die Zuverlässigkeit der immer kleiner werdenden Baugruppen bei gleichzeitig höherer Effizienz verbessert werden kann.

Mit Metall-3D-Druck befasst sich Dr. Thomas Ebert von IQ evolution im abschließenden Vortrag der Cooling Days. Er gibt Antwort auf die Frage: Ist der Metall-3D-Druck lediglich ein Tool für den Prototypenbau oder ein ernstzunehmendes Fertigungsverfahren für die Massenproduktion?

Komponenten und Lösungen für die Elektronikkühlung

In einer begleitenden Ausstellung zeigen vier Sponsoren der Cooling Days und acht Aussteller neueste Produkte und Lösungen für ein optimales Wärmemanagement von Elektronik. Sponsoren und Aussteller sind ALPHA-Numerics, Phoenix Contact, Panasonic Industry und Future Electronics. Weitere Aussteller sind Aismalibar, AKG, DETAKTA, Henkel, HY-LINE, LINSEIS, SEPA und Ventec.

Alle Infos zu den Cooling Days 2022 sowie die Anmeldung finden Sie unter www.cooling-days.de.

(jw)

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