Trends und Speziallösungen im Wärmemanagement

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Warme Kühlung: Auch inzwischen etablierte Techniken haben noch Probleme. Um Kühlleistung zu sparen, werden große Rechenzentren so betrieben, dass die Kühlluft oder das Kühlwasser auf höheren Temperaturen belassen werden. Damit verringert sich aber der Puffer bei Notfällen (Stromausfall, Unwetter). So gab es schon massive Ausfälle bei namhaften amerikanischen Rechenzentrumsbetreibern, weil die Daten wegen der geringen Pufferzeit nicht mehr rechtzeitig gesichert und auf Ausweichzentren übertragen werden konnten.

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Neue Entwicklungen bei Wärmeleitmaterialien

Werden die Plastikschalen von Mobiltelefonen aus einem neuen Plastikmaterial, genannt 'Ultra-High Molecular-Weight Polyethylene (UHMWPE), hergestellt dann wird die Hitze, insbesondere von Lithiumbatterien, besonders gut abgeleitet. Dazu ist aber ein besonderer Herstellungs- und Bearbeitungsprozess nötig. Längerfristig könnten damit Kühlkörper aus Metall innerhalb des Mobiltelefons durch deutlich preisgünstigeres Plastikmaterial ersetzt werden.

Die Märkte für Elektro- oder Hybridautos, sowie LED-Lichttechnik und Industrieelektronik bringen neue Herausforderungen für die Entwärmungstechnik. Durch die hohen Energiedichten werden verbesserte thermisch leitfähigen Materialien (TIM) zum schnellen Abtransport von Wärme, weg von der Wärmequelle zu wärmeabgebenden Materialien, benötigt.

So hat die Henkel-Sparte für Klebstoffe die Übernahme von Bergquist, einem Produzenten von Komponenten in diesem Bereich, eingeleitet. Das Geschäftsfeld Elektronik von Henkel erwartet eine signifikante Umsatzsteigerung und Portfolioerweiterung in diesem zukunftsträchtigen Markt.

Infineon Technologies hat eine neue Wärme leitende Paste (TIM) entwickelt, die nach eigenen Angaben um 20 Prozent bessere Kennwerte aufweist, keinen Einbrennzyklus benötigt, silikonfrei und elektrisch nichtleitend ist.

Phononen: Wärmeenergie im Festkörper wird durch Phononen übertragen, ähnlich wie Photonen bei Licht. Die Schwingungen (Wärmestrahlen) des Kristallgitters im Terahertzbereich werden oft als Rauschen wahrgenommen. Bisher wurde angenommen, dass dieser Wärmetransport nach dem Fourierschen Gesetz diffus erfolgt. Inzwischen wurde nachgewiesen, dass diese Wärmeleitung im niedrigen Mikrometerbereich 'gerade' (ballistisch) erfolgt, beispielsweise bei Raumtemperatur in Siliziumkristallen. Wird diese Eigenschaft im Halbleiter genutzt, dann kann Wärme gezielt transportiert werden.

Empfehlung: Cooling Days besuchen und ELEKTRONIKPRAIXS lesen

Der überwiegende Teil der Ausfälle in der Elektronik haben ihre Ursache in der thermischen Überlastung der Bauelemente. Mit einem optimierten thermischen Design lässt sich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Systeme entscheidend verbessern. Einige dieser hier genannten Verfahren zur Entwärmung sind meist noch in der Erprobung.

Auf den Cooling-Days www.cooling-days.de erfahren Sie was neben den herkömmlichen Methoden schon praxistauglich ist. Hochkarätige Fachexperten berichten praxisnah auf den drei Cooling Days in Würzburg über die aktuellen Entwärmungs- und Kühlverfahren.

Auch In der Zeitschrift ELEKTRONIKPAXIS und auf www.elektronikpraxis.de wird im Jahresverlauf sehr häufig über Entwärmungs- und Kühlungsthemen berichtet. Registrieren Sie sich jetzt online für den Wöchentlichen Newsletter und Sie versäumen nichts mehr im Bereich Wärmemanagemen.

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