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Die richtige Auswahl von Kühlkörpern

Übersicht

Mit der zunehmenden Notwendigkeit der Wärmeabfuhr von mikroelektronischen Komponenten und der Reduzierung der Gesamtformfaktoren wird das Wärmemanagement zu einem immer wichtigeren Bereich beim Design von Elektronikprodukten. Die Leistungszuverlässigkeit und Lebensdauer von elektronischen Geräten sind umgekehrt proportional zur Temperatur der Komponenten. Das Verhältnis zwischen der Zuverlässigkeit und der Betriebstemperatur eines typischen Silizium-Halbleiters zeigt, dass eine Reduzierung der Temperatur einer exponentiellen Zunahme der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Geräts entspricht. Daher können eine lange Lebensdauer und die zuverlässige Funktion einer Komponente dadurch gewährleistet werden, dass die Betriebstemperatur innerhalb der von den Gerätedesign-Ingenieuren gesetzten Grenzwerte gehalten wird.

Was sind Kühlkörper?

Kühlkörper sind Vorrichtungen, die für die Wärmeabfuhr von heißen Oberflächen, normalerweise von wärmeproduzierenden Komponenten, an eine kühlere Umgebung, normalerweise Luft, sorgen. Für die folgenden Diskussionen wird angenommen, dass Luft das kühlende Medium ist. In den meisten Situationen ist der Wärmeübergang entlang der Schnittstelle zwischen der festen Oberfläche und der kühlende Luft der Leiteffizient innerhalb des Systems und die Feststoff-Luft-Schnittstelle stellt die größte Barriere für die Wärmeabfuhr dar. Ein Kühlkörper verringert diese Barriere hauptsächlich durch die Vergrößerung der Oberfläche, die in direktem Kontakt mit dem Kühlmedium ist. Dadurch kann mehr Wärme abgeführt werden und/oder die Betriebstemperatur gesenkt werden. Der Hauptzweck eines Kühlkörpers ist es, die Gerätetemperatur unter der vom Gerätehersteller vorgegebenen zulässigen Höchsttemperatur zu halten.

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