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12 DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 www designelektronik de file mit einem größeren umschreibenden Kreis obliegen der DIN EN 755 Die Umsetzung von Strangpressprofilen mit kleineren bzw von der DIN-Norm abweichenden Toleranzfeldern ist grundsätzlich in Absprache mit dem Hersteller denkbar macht die Kühlkörper allerdings z Baufgrund einer geringeren Pressgeschwindigkeit und dadurch einem geringeren Durchsatz pro Zeiteinheit häufig deutlich teurer ■ Thermische Auslegung und Bearbeitung Die Vielzahl der auf dem Markt erhältlichen Strangkühlkörper ob groß oder klein Bild 3 zeichnen Kühlkörper als ein effizientes und attraktives Entwärmungskonzept aus Um den für die eigene Applikation passenden Kühlkörper auszuwählen muss der Anwender die thermischen Parameter und mechanischen Anforderungen berücksichtigen um eine langfristige sowie sichere Funktion von Modulen Geräten oder Anlagen zu gewährleisten Die thermische Auslegung eines für die Applikation geeigneten Strangkühlkörpers erfolgt oftmals anhand der Berechnung des thermischen Widerstandes Der sogenannte Wärmewiderstand wird aus dem Verhältnis zwischen der Temperatur und der abzuführenden Verlustleistung in der Einheit Kelvin pro Watt K Wangegeben Der Wärmewiderstand ist umgekehrt proportional zur Wärmeleitfähigkeit d h je kleiner dessen Wert desto besser leitet ein Kühlkörper die aufgenommene Wärme an die Umgebung ab Dividiert man die Temperaturdifferenz zwischen Bauteil und Weiterführende Literatur 1 Jürgen Harpain Kühlende Lamellen DESIGN&ELEKTRONIK 05 2016 S 32ff https tinyurl com y4ajsp4e 2 Jürgen Harpain Gut gekühlt lebt länger DESIGN&ELEKTRONIK 09 2019 S 22ff https tinyurl com y5tks45d Elektromechanik Wärmemanagement Bild 4 Zu einer fachgerechten Bearbeitung und planebenen Halbleiter-Montageflächen gehören eine innovative Maschinenund Werkzeugtechnik Umgebung durch die maximal abzuführende Verlustleistung erhält man den benötigten thermischen Widerstand Mit diesem Ergebnis kann der Anwender unter Berücksichtigung der weiteren Randbedingungen den Kühlkörper anhand der in den Katalogen der Kühlkörperhersteller gemachten numerischen Angaben Diagrammen oder graphischen Darstellungen auswählen Gleichfalls erhält der Anwender eine Aussage über die benötigte Kühlkörpergröße und ob die Entwärmungsaufgabe überhaupt mittels einer passiven Lösung gelöst werden kann oder ob eine aktive oder gar eine flüssigkeitsgekühlte Entwärmungskomponente zum Einsatz kommen muss Sofern der Kunde keine speziellen Toleranzen bei der Kühlkörperbearbeitung benötigt bzw fordert erfolgt die Anpassung für z B Fräsungen Bohrungen und Gewinde nach der Allgemeintoleranz DIN ISO 2768m Zur sicheren Kontaktierung des Bauteils auf der Bodenseite des Kühlkörpers sowie planebener Montageflächen müssen Kühlkörperprofile aufgrund der bei der Herstellung auftretenden Toleranzen plangefräst werden Aufgrund der Größe des Kühlkörperbodens Montagefläche unterschiedlicher Kühlkörperprofile gestaltet sich das Planfräsen zur Herstellung einer ebenen Auflage oftmals als schwierig da die Bearbeitungsfläche häufig größer ist als der verwendete Fräsdurchmesser Hierdurch muss der Kühlkörper in mehreren parallelen Bahnen plangefräst werden Dieses verursacht sogenannte Fräsabsatzkanten die je nach Genauigkeit der Fräsmaschine und Verformung des Kühlkörpers im Bereich von tausendstel bis hundertstel Millimeter liegen und somit die Funktion des Wärmeüberganges oder die Montage beeinträchtigen können Für Halbleiter-Montageflächen bei denen die Fräsbahnen nicht vorhanden sein sollen beziehungsweise dürfen empfiehlt es sich die Bearbeitungszeichnung dementsprechend zu spezifizieren bzw die Fläche der Bauteilposition besonders anzugeben Zur Erzeugung einer planebenen Halbleitermontagefläche ohne Fräsbahnen ist ebenfalls eine innovative Maschinenund Werkzeugtechnik gefragt Messerköpfe bzw Fräser mit einem großen Durchmesser für das Planfräsen von sehr breiten Hochleistungskühlkörpern sind nicht von der Stange erhältlich sondern speziell für eine geeignete CNC-Maschine entwickelt und hergestellt worden Bild 4 Somit lässt sich die Planarität breiter Kühlkörperprofile mit nur einer Fräsbahn sicherstellen wobei die Anzahl der einzelnen Schneiden und das Gewicht des Messerkopfes im Verhältnis zur Tragkraft der CNC-Spindel von entscheidender Bedeutung für das zu erzielende Ergebnis der Oberflächenbearbeitung sind rh Bild 3 Kleinste Kühlkörperprofile werden vielfach eingesetzt um SMD-Bauteile auf der Leiterplatte zu entwärmen auch als lötfähige Ausführungen