Luft und Wasser für mehr Performance

Zusätzliche Luftströmungen in Form von Axial- oder Radiallüftermotoren ermöglichen eine erhebliche Leistungssteigerung der zuvor genannten Hochleistungskühlkörper. Verschiedenartige Hochleistungslüfteraggregate spiegeln in der Leistungstechnik eine erprobte Technik wider. Zudem lässt sich durch die erzwungene Konvektion das zunehmenden Problem, Halbleiter in einem vom Hersteller vorgegebenen Temperaturbereich zu betreiben und zu halten, einfach und kostengünstig lösen. Die Kühlkörperböden dienen zudem als Halbleitermontagefläche für eine einseitige oder doppelseitige Bauteilbestückung der Aggregate, bewirken aber gleichzeitig auch eine homogene Wärmespreizung im Gesamtsystem-Kühlkörper. Der innere, sogenannte Luftkanal oder auch Rippentunnel besteht aus in das Grundprofil eingepressten, kannelierten Hohlrippen. Die wärmetechnisch optimierten Hohlrippen sind mithilfe von speziellen Vorrichtungen und Werkzeugen, formschlüssig mit der Basisplatte verpresst. Eine zusätzliche Wirkungsgradverbesserung der Rippen bei einer Luftströmung gegenüber herkömmlichen Glattrippen ergibt sich durch die gewellte Oberflächenstruktur (Kannelierung). Hierdurch entsteht bei Luftdurchströmung im Rippentunnel eine hohe, turbulente Verwirbelung, welche einen besseren Wärmeübergang von den Rippen zur Luft mit sich bringt.

Die Kombination zwischen Hochleistungskühlkörper und leistungsstarken Radiallüftermotoren ergeben kleinste Wärmewiderstandswerte.

Die Kombination zwischen Hochleistungskühlkörper und leistungsstarken Radiallüftermotoren ergeben kleinste Wärmewiderstandswerte. Fischer Elektronik

Die Kombination aus vergrößerter Wärmetauschfläche und erhöhter Turbulenz erzielt eine Leistungsverbesserung bei der Wärmeabfuhr, bedarf allerdings durch den steigenden Gegendruck (Staudruck) leistungsstarke Lüftermotoren, um den Rippenkanal ausreichend mit Luft zu durchströmen. Die Verwendung von Radiallüftermotoren (Bild 3) führt in Verbindung mit den Hohlrippengrundprofilen gleichfalls zu einer noch deutlicheren Leistungssteigerung der Wärmeableitung. Mit Förderleistungen von bis zu 1400m³/h sind Wärmewiderstände im Bereich von bis 0,015K/W zu erreichen. Die damit zu realisierenden Hochleistungslüfteraggregate können sehr großformatig sein und besonders in der Aggregatlänge erheblich über den Abmessungen der weniger druckstarken Lüftertypen liegen.

Die Entwärmung hoher Leistungsdichten mittels Hochleistungslüfteraggregate eignet sich aber nicht immer. Wenn etwa das in der Applikation zur Verfügung stehende Einbauvolumen begrenzt ist, das relative hohe Gewicht oder die starke Geräuschentwicklung der aktiven Kühlung ein Ausschlusskriterium darstellt, eignen sich alternative Kühlungssysteme besser.

Verschiedenartige Flüssigkeitskühlkörper in Verbindung mit dem Kühlmedium Wasser ermöglichen die Wärmeabfuhr hoher Verlustleistungen.

Verschiedenartige Flüssigkeitskühlkörper in Verbindung mit dem Kühlmedium Wasser ermöglichen die Wärmeabfuhr hoher Verlustleistungen. Fischer Elektronik

Effiziente Flüssigkeitskühlkörper (Bild 4) liefern eine deutliche Leistungssteigerung bei der Wärmeabfuhr leistungsstarker Halbleiterbauelemente und stellen bei diversen technischen Anwendungen eine echte Alternative zur Luftkühlung dar. I- oder U-durchströmte Flüssigkeitskühlkörper in Verbindung mit dem Kühlmedium Wasser, liefern effiziente und leistungsfähige Entwärmungskonzepte und sind bei der Wärmeabfuhr deutlich über den genannten Hochleistungslüfteraggregaten anzusiedeln. Alleine durch die Betrachtung der spezifischen Wärmekapazität von Wasser, welche vierfach höher ist als die der Luft, lässt sich eine deutliche Differenzierung erkennen. Die Flüssigkeitskühlkörper bestehen komplett aus Aluminium mit einer innenliegenden, dreidimensionalen, gegeneinander versetzten Wärmetauschstruktur. Das System nutzt zur Kühlung ein Wasser-Glykol-Gemisch. Die innenliegende Wärmetauschstruktur in Form von einzelnen Kühllamellen ist wärmeleitend mit der Basis- und Bauteilmontageplatte verbunden, wodurch ein optimaler Wärmetransport von dem zu kühlenden Bauteil in die durchströmende Flüssigkeit entsteht. Sehr ebene, durch eine CNC-Bearbeitung plan gefräste Halbleitermontageflächen, dienen aufgrund ihrer Materialstäke zur Befestigung der elektronischen Bauelemente und erlauben darüber hinaus eine freie Platzierung der Bauteile.

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