Bei anspruchsvoller Leistungselektronik muss Wärme zuverlässig abgeführt werden. Gleichzeitig stellen Bauraum, Leistungsdichte, Druckverlust und die Anordnung der elektronischen Komponenten unterschiedliche Anforderungen an die Kühlung.
Vakuumgelötete Cold Plates bieten hier einen entscheidenden Vorteil: Sie ermöglichen eine hohe Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung der internen Kühlstruktur.
In diesem Beitrag erfahren Sie:
Eine Cold Plate ist ein Flüssigkeitskühlkörper, auf dem beispielsweise Komponenten der Leistungselektronik montiert werden. Im Inneren der Cold Plate strömt ein Kühlmedium durch definierte Kanäle und nimmt die entstehende Wärme auf. Bei dieser Flüssigkeit handelt es sich meist um deionisiertes Wasser oder eine Mischung aus Wasser und Glykol.
Die Herausforderung liegt dabei nicht allein darin, Wärme abzuführen. Entscheidend ist, die Kühlstruktur passend zur jeweiligen Anwendung auszulegen. Vakuumlöten schafft dafür zusätzliche konstruktive Möglichkeiten. Die Qualität der Lösung hängt davon ab, wie konsequent die Cold Plate auf die konkrete Anwendung abgestimmt wird.
IGBTs, Leistungsmodule und andere elektronische Komponenten erzeugen im Betrieb Wärme. Wird diese Wärme nicht ausreichend abgeführt, können lokal hohe Temperaturen entstehen und die Funktion sowie Lebensdauer der Komponenten beeinträchtigen.
Eine gut ausgelegte Cold Plate soll deshalb dazu beitragen, die vorgesehenen Temperaturgrenzen der Komponenten unter den jeweiligen Betriebsbedingungen einzuhalten.
Dabei greifen mehrere Parameter ineinander, beispielsweise:
Es gibt daher nicht die eine optimale Cold Plate für jede Anwendung. Die Kühlstruktur muss zum jeweiligen System passen.
Vakuumlöten ermöglicht komplexere Kühlstrukturen und bietet dadurch einen hohen Freiheitsgrad bei der konstruktiven Gestaltung einer Cold Plate.
Dadurch können beispielsweise Kühlkanäle und Strukturen so gestaltet werden, dass sie gezielt auf die thermischen Anforderungen eines Bauteils abgestimmt werden.
Der Vorteil liegt also nicht allein im Vakuumlöten selbst, sondern in den Möglichkeiten, die diese Technologie für die Auslegung der Cold Plate eröffnet.
Welche Kanalgeometrie eignet sich? Wie verteilt sich die Temperatur? Welcher Druckverlust ist zu erwarten?
Solche Fragen sollten möglichst früh im Entwicklungsprozess betrachtet werden.
Miba Cooling setzt dafür Simulationstechnologien ein, mit denen thermisches Verhalten und Dimensionierung bereits während der Entwicklung betrachtet werden können.
Simulation ersetzt die anschließende Validierung nicht. Sie hilft jedoch dabei, Varianten frühzeitig zu vergleichen, technische Entscheidungen fundierter zu treffen und Entwicklungsschleifen gezielt zu reduzieren.
Erfahren Sie mehr über unsere Möglichkeiten in den Bereichen Simulation, Validierung und Serienentwicklung von Kühlkörpern.
Was in der Simulation ausgelegt wurde, wird anschließend unter definierten Bedingungen geprüft.
Je nach Anwendung werden dabei beispielsweise thermisches Verhalten, Druckverlust, Dichtheit und das Zusammenspiel von Cold Plate und Leistungselektronik untersucht.
Miba Cooling verfügt dafür über eigene Inhouse-Prüfmöglichkeiten, darunter einen IGBT-Prüfstand. So können Kühllösungen gezielt validiert und die Ergebnisse aus Simulation und Auslegung überprüft werden.
Simulation und Validierung greifen direkt ineinander und schaffen die Grundlage für die weitere Entwicklung bis zur Serie.
Eine anwendungsgerecht ausgelegte Cold Plate führt Wärme gezielt ab und unterstützt die Einhaltung definierter Temperaturgrenzen. Abhängig von Anwendung und Betriebsbedingungen schafft sie damit wichtige Voraussetzungen für:
Entscheidend dafür ist die richtige Auslegung: Kühlstruktur, Kanalgeometrie und Strömungsführung müssen gezielt auf die thermischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung abgestimmt werden.
Welche Cold Plate passt zu Ihrer Anwendung?
Unsere Experten stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite!
