Elektronikkühlung und Wärmemanagement von A bis Z

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Der zweite Tag mit 11 Vorträgen und einer Ausstellung

Insgesamt 11 Vorträge füllten den zweiten Cooling Day. Zwischen den Vorträgen hatten die Teilnehmer die Gelegenheit die begleitende Ausstellung zu besuchen, so zu sagen eine kleine Messe zum Thema. Aussteller waren Alpha-Numerics, Andus, Dau, ebm-papst, Fischer Elektronik, MB Electronic, Mentor Graphics, Mersen, Rittal, Schroff, Sepa, Bergquist und Thoptec.

Bildergalerie

Bild 1: Wärmeverteilung auf einem Flexboard, dargestellt mit dem Simulationsprogramm 6SigmaET(Bild: Alpha-numerics)

Bild 2: Prinzip der Kühlung durch die von einem Chip erzeugten Wärme(Bild: Strass/Fujitsu)

Bild 2: Ein mit Kupfer gefülltes Microvia trägt bis zu 30A Strom(Bild: Andus)

Bild 4: Platzierung von Vias: Die oben links angeordneten Vias führen zu Stromdichten von 30…37A/mm2, die 64 Vias oben rechts dagegen zu Stromdichten von 5…27 A/mm²(Bild: Andus)

Bildergalerie mit 11 Bildern

Hermann Strass von Technology Consulting führte die Teilnehmer im ersten Vortrag auf eine Erlebnisreise durch die Vielfalt der Entwärmungsmethoden. Angefangen von den immer kleineren Bauteilen, die immer größere Ströme tragen, ging es über die wesentlichen Probleme der traditionellen Wärmeabfuhr zu außergewöhnlichen Maßnahmen.

So z. B. im Weltraumanzug der Nasa durch Wärmeableitung zum tragbaren Lebenserhaltungssystem oder über Wärmestrahlung oder die Warmwasserkühlung im LRZ München (Warmwasser wird von 40 °C auf 60 °C erwärmt, das spart gegenüber freier Kühlung 10 %). Außergewöhnlich auch die Methode ein Rechenzentrum aus Chipwärme zu kühlen (Bild 2), dabei wird 60 % der Chipwärme genutzt um von 40 °C bis 55 °C auf 15 °C bis 18 °C zu kühlen.

Dr. Lehnberger von Andus widmete seinen Vortrag der LED-Technik. Bei der Detail-Planung sind da dringend die Hinweise der LED-Hersteller zu beachten. Wobei leider die Leiterplatten oft nicht spezifiziert sind. Die Kühlung von LEDs ist vielschichtig, man sollte:

die Wärmespreizung verbessern

die Wärmeisolationen reduzieren

alle Kühlflächen vergrößern (im Layout, Gehäuse als Heatsink)

IMS einsetzen

und Heatsinks mit Wärme-Direktanbindung.

Außerdem spielen Vias, Microvias und Thermovias beim Leiterplattendesign von LED-Applikationen, aber auch generell, eine wichtige Rolle für das Wärmemanagement. Bei der Platzierung der Vias ist der Stromfluss zu beachten. Ein Microvia (Bild 3) z.B. kann einen Strom bis 30 A tragen. Welche Konfiguration von Vias und Thermovias sinnvoll ist, zeigt Bild 4 am Beispiel: Via-Kranz vs. Via-Array. Und als Fazit aus Bild 4 ergibt sich: Bei parallelen Vias werden Rand-Vias stärker belastet.

Artikelfiles und Artikellinks

Link: Weitere Informationen sowie Anmeldemöglichkeiten zu den Cooling Days 2013

Link: Impressionen vom Cooling Day 2012

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Stand: 08.12.2025

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