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Übersicht Wärmemanagement

Hohe Temperaturen verkürzen die Produktlebensdauer

21. Juli 2014, 15:02 Uhr | Von Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Stiftkühlkörper für Leistungselektronik-Applikationen

Für die sichere Entwärmung von IGBTs, Endstufen, MOSFETs und Hochleistungs-LEDs bietet auch die Firma Alutronic (http://alutronic.de) nun eine Vielfalt an Stiftkühlkörpern (Bild 5) an, die es vorerst in 50 verschiedenen Standardausführungen gibt. Je nach Leistungsklasse eignen sich diese für Verlustleistungen von mehr als 500 W. Hinsichtlich Bearbeitung, Oberflächenveredelung, Befestigung und Zubehör können kundenspezifische Anpassungen vorgenommen werden – auch für kleine und mittlere Serien.

Das angewandte Fließpressverfahren und die resultierende hohe Materialdichte der Stiftkühlkörper in nahezu reiner Aluminiumlegierung (Al 99,5) sorgen für eine Wärmeleitung bis 236 W/mK. Außerdem sind die Stiftkühlkörper durch neue Werkzeugtechnik mit einer Montagefläche bis 160 × 260 mm² und eine Gesamthöhe von 40 mm aus einem Stück herstellbar.

Bei dem bislang größten Standard-Stiftkühlkörper finden auf einer Fläche von 120 × 200 mm² insgesamt 1215 Stifte mit einem Durchmesser von 3,2 mm und einer Stifthöhe von 30 mm Platz. Die Bodenstärke beträgt in dieser Dimension 10 mm. Zur Veranschaulichung: Das sind neun Stifte auf 12 × 12 mm², wobei der Abstand zwischen den Stiften 1,2 mm beträgt. Bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C und einer Temperatur der Sperrschicht von 80 °C, was einer Differenz ΔK von 55 K entspricht, wäre ein solcher Stiftkühlkörper bei natürlicher Konvektion für maximal 60 W Abwärme oder 0,91 K/W geeignet. Der Vorteil gegenüber stranggepressten Kühlkörpern ist in diesem Fall die schnelle Wärmespreizung an der Kontaktfläche. Einen herausragenden Vorteil bieten die Stiftkühlkörper allerdings in Verbindung mit forcierter Konvektion.

Letztere lässt sich sehr gut mit Radial- oder Axiallüftern realisieren, die es von verschiedenen Herstellern in zahlreichen Ausführungen gibt. Auch hier gibt es permanent neue Leistungsmerkmale, mit denen die Hersteller ihre Produkte nicht nur langlebiger, sondern auch energieeffizienter gestalten.