Artikel zum Thema Wärmemanagement und Wärmeleitung in der Elektronik

 

Warum Kühlung sich lohnt - Wärmeleitende Produkte für die Elektronik

Die Lebenserfahrung zeigt, dass gekühlte Lebensmittel länger frisch bleiben. Das gilt im übertragenen Sinne auch für die Lebensdauer von elektronischen Geräten. Denn bei höheren Temperaturen wird die Wirkung von Abbauprozesse immer bedeutsamer.

Eine Faustregel aus der Elektronik spiegelt das wieder: 10°C Temperaturreduktion bedeuten eine Verdopplung der Lebensdauer (MTBF). Hat also ein Gerät z.B. bei 100°C Betriebstemperatur eine Lebensdauer von einem Jahr, hat es nach dieser Faustformel bei 70°C eine deutliche längere Lebensdauer von 8 Jahren. Dieser Vergleich macht deutlich, welche vorrangige Bedeutung die Betriebstemperatur eines Bauteils auf seine Lebensdauer hat.

Beispielhaft: Lebensdauer bis zum statistischen Ausfall

  • bei 100°C – angenommen: nach einem Jahr
  • bei 70°C - rechnerisch erst nach ca. 8 Jahren

Vor allem in der Leistungselektronik ist die innere Wärmeentwicklung ein wichtiger Faktor, weswegen ein Bauteil vorzeitig versagen kann. Darum spielt die ausreichende Entwärmung eine bedeutende Rolle in der Konstruktion elektronischer Komponente und Geräte.

Der Wärmepfad – Reihenschaltung von Widerständen

Diese „Entwärmung“ folgt einem so genannten Wärmepfad, der am Entstehungsort der Wärme beginnt und dort endet, wo diese (meistens) an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Das bedeutet konkret: vom Halbleiterkristall über die interne Struktur des Halbleiterbauteils (Die) bis zu der (meistens metallischen oder heute auch keramischen) Gehäuse-Abschlußfläche. Ab hier beginnt der für den Entwickler durch konstruktive Maßnahmen beeinflussbare Bereich. Denn nun entscheiden verwendete Materialien und Verfahren darüber, wie hoch der weitere thermische Widerstand bis zum Kühlkörper ist.

 

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