Thermal Management
Der Trend in der Entwicklung von elektronischen Schaltungen und Modulen gerade in der Leistungselektronik geht zu immer höheren Miniaturisierungsgraden bei steigenden Leistungsdichten. Da die zur Verfügung stehenden Bauräume auch immer kleiner werden, ist Thermal Management zu einem der wichtigsten Schlagworte der Elektronikbranche geworden. Besonders Leistungshalbleiter wie IGBT’s und MOSFET’s führen zu lokalen Hot Spots auf der Schaltung, was unter speziellen Randbedingungen zu Schäden führen kann. Es wird deshalb das elektronische System beginnend von der Konstruktion über die Materialauswahl bis hin zur Aufbau- und Verbindungstechnik auch unter thermischen Aspekten ausgelegt.
Diese beinhaltet nicht zuletzt auch Betrachtungen am möglicherweise notwendigen Kühlkörper. In heute bestehenden Systemen werden meist Wärmesenken und –spreizer aus Metallen, besonders aus Aluminium oder Kupfer, eingesetzt, da diese gute Wärmeleitungseigenschaften besitzen. Unter Temperaturbelastung kann die Verwendung dieser Materialien allerdings nachtei-lig sein, da Aluminium und Kupfer unter Temperatureinfluss starken Dimensionsände-rungen unterworfen sind, die bei vielen elektronischen Komponenten wesentlich gerin-ger sind. Die sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium und beispielsweise Silizium führen zu mechanischen Spannungen und damit im schlimmsten Falle zum Ausfall von Komponenten. Dieser thermischen Fehlpassung kann man durch Verwendung von ausdehnungsangepassten, aber dennoch sehr gut wärmeleitfähigen, Materialien entgegenwirken.
Diese beinhaltet nicht zuletzt auch Betrachtungen am möglicherweise notwendigen Kühlkörper. In heute bestehenden Systemen werden meist Wärmesenken und –spreizer aus Metallen, besonders aus Aluminium oder Kupfer, eingesetzt, da diese gute Wärmeleitungseigenschaften besitzen. Unter Temperaturbelastung kann die Verwendung dieser Materialien allerdings nachtei-lig sein, da Aluminium und Kupfer unter Temperatureinfluss starken Dimensionsände-rungen unterworfen sind, die bei vielen elektronischen Komponenten wesentlich gerin-ger sind. Die sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium und beispielsweise Silizium führen zu mechanischen Spannungen und damit im schlimmsten Falle zum Ausfall von Komponenten. Dieser thermischen Fehlpassung kann man durch Verwendung von ausdehnungsangepassten, aber dennoch sehr gut wärmeleitfähigen, Materialien entgegenwirken.





