Entwärmungskonzepte für Einzelhalbleiter und ICs

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Kühlkörper-Varianten für Transistoren

Die wärmetechnisch optimale und die die freie Konvektion unterstützende Rippengeometrie des Kühlkörpers wird durch verschiedenartige Versionen für eine auf die Leiterkarte bezogene vertikale als auch horizontale Einbauart gewährleistet. Die liegende oder 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 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.

Die Vereinfachung der Transistormontage auf Kühlkörpern als Kostenreduktionsfaktor wird ebenfalls mit der Serie „Leiterplattenstrangkühlkörper für Einrasttransistorhaltefedern“ erreicht. Hierbei liegt der Vorteil in einer speziellen Nutgeometrie, die im Kühlkörper integriert ist, und eine einfache Transistormontage mithilfe besonders geformter Haltefedern aus Edelstahl durch Einrasten ermöglicht.

Mit der Klammerbefestigung lassen sich fast alle Arten und Größen von Transistorgehäuseformen, wie TO 220, TO 218, TO 247 etc., diverse SIP-Multiwatt als auch lochlose MAX-Typen sicher fixieren. Durch die besondere Halternutgeometrie im Kühlkörper ist in Zusammenhang mit der Haltefeder ein optimaler Wärmeübergang zwischen Bauteil und Kühlkörper gewährleistet.

Im Gegensatz zu den elektronischen Bauteilen für die Durchsteckmontage, besitzen SMD-Bauelemente keine bedrahteten Anschlüsse, sondern können mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf die Leiterkarte aufgelötet werden (SMT). Die jeweils auf die oberflächenmontierten Bauteile in punkto Gewicht und Geometrie abgestimmten SMD Kühlkörper (Bild 2) werden ebenfalls im Aluminiumstrangpressverfahren hergestellt. Der kleinste SMD-Kühlkörper besitzt eine Kontaktoberfläche von 31,5 mm² bei einem Gewicht von 0,24 g.

Kompakte und effiziente SMD-Kühlkörper

Aufgrund dessen können die SMD-Kühlkörper z.B. bei BGA Bauteilen direkt auf die Oberseite des Bauteils aufgeklebt werden, ohne hierbei die kugelförmigen Lötpunkte auf der Unterseite des Arrays durch mechanische Spannungen zu beschädigen. Zur sicheren Fixierung der Kühlkörper auf dem Bauteil stehen doppelseitig klebende Wärmeleitfolien auf Polyimidbasis oder 2-komponentige Epoxydharz-Wärmeleitkleber zur Verfügung. Bei fachgerechter Anwendung und Reinigung der zu verklebenden Bauteile dienen die genannten Wärmeleitmaterialien als vollständiger Ersatz einer mechanischen Verbindung.

Neben der erwähnten Klebetechnik für die Ausführungen mit schwarz eloxierter Oberfläche sind auch lötfähige Oberflächen erhältlich. Demzufolge besteht gleichfalls die Möglichkeit, im Reflow- oder Wellenlötverfahren die verschiedenartigen SMD-Kühlkörper direkt auf die Leiterkarte aufzulöten. Aufgrund der lötfähigen Beschichtung wird der Kühlkörper auf eine auf der Leiterplatte vorhandene Kupfer-Wärmespreizfläche aufgelötet (Bild 3).

Der Kühlkörper nimmt die abzuleitende Verlustwärme auf und leitet diese an die Umgebung ab. Die Wärmespreizfläche kann relativ flexibel gestaltet werden, da keine Bohrungen in der Leiterplatte notwendig sind. Ebenso lassen sich die SMD-Kühlkörper in den Bestückungs- und Lötprozess einfach integrieren, da diese auch auf Gurt und Spule (Bild 2) geliefert werden und wie ein SMT Bauteil verarbeitet werden können.

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