NanoSpreader als thermofluide Wärmespreizer Kühlsystem-Wirkungsgrad bis zu 60% steigern

Thermofluide Wärmespreizer eignen sich vor allem bei sehr kompakt bauenden Systemen mit hohen Verlustleistungsdichten und geringen Formfaktoren, bei denen sehr hohe Lebensdauern bei guter Wirtschaftlichkeit wie bei Hochleistungs-LEDs gefordert sind. Im Vergleich zu konventionellen Kühlkonzepten lassen sich bis 60% höhere Wirkungsgrade erzielen.

Anbieter zum Thema

CTX Thermal Solutions GmbH

DMB Technics AG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

HALA Contec GmbH & Co. KG

Designs mit kleinen Formfaktoren schränken den Raum für die Kühlung von elektronischen Komponenten erheblich ein. Die ideale Kühllösung muss heute effektiv sein, minimale Abmaße und geringes Gewicht aufweisen. Wie viel Entwicklungsaufwand wird jedoch in die Kühlung gesteckt? Je kleiner bauend das Design, desto entscheidender ist ein gutes Wärmemanagement. Jedoch machen die Kosten dafür selten mehr als 2% der Produktkosten aus.

Herkömmliche Kühllösungen für Designs mit kleinen Formfaktoren greifen meistens zu kurz. Aktive Kühlungen mit Lüfterkühlkörpern erhöhen den Platzbedarf und das Gewicht. Ausgefallene Jet- und Flüssigkühlungen neigen in die gleiche Richtung. Um den hohen Verlustleistungsdichten auf kleinerem Raum zuverlässig und schnell wirkend Rechnung zu tragen, ist deshalb ein neuer technologischer Ansatz notwendig. Dieser besteht im Einsatz so genannter thermofluider Systeme. Dabei handelt es sich wie beim NanoSpreader um flache thermofluide Dampfkammersysteme, die gleichzeitig Wärmespreizer mit geringen Abmessungen und Gewicht sind.

Keine mechanisch bewegten Komponenten notwendig

Thermofluide Systeme nutzen den Phasenwechsel und Transport einer Flüssigkeit in nano- und mikroskopischen Strukturen. Mit NanoSpreadern, die als Sandwich aus Flüssigkeits- und Dampfkammern aufgebaut sind (Bild 1), lassen sich zwei- und dreidimensionale Kühlstrukturen realisieren. Diese arbeiten ohne mechanisch bewegte Teile und völlig geräusch- und vibrationslos.

Die Sandwichschichten bilden Mikrokanalnetze, durch die sich das Medium – meist Wasser – bewegt. Nach der Verdampfung am heißen Ende und der Abgabe der transportierten Wärme am kalten Ende wird das Kondensat durch Kapillareffekte zum Ort des Verlustleistungseintrags zurück gefördert.

Da der Spreader als Flachbauteil mechanisch „direkt“ an die Wärmequelle und -senke gekoppelt oder mit speziellen Verfahren gelötet werden kann, finden ein bestmöglicher Wärmekontakt und eine schnelle Wärmespreizung statt. Im Inneren vollzieht sich der höchst effektive Kühlkreislauf.

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