Wärme-Management Maschinenbestückbare Kühler für SMD-Leistungshalbleiter

Entwärmung ist essentiell: Je 10 K Temperaturerhöhung halbiert sich die Bauteil-Lebensdauer. Wichtig auch für SMD-Leistungsbauteile wie Dioden, Widerstände und Transistoren.

SMD-Bauelemente ermöglichen eine sehr dichte, auch beidseitige Bestückung von Leiterplatten. Dadurch beeinflussen sie nicht nur die elektrischen Eigenschaften der Schaltungen positiv, sondern tragen durch ihren geringen Platzbedarf auch zur Miniaturisierung der Geräte bei. Da SMD-Bauteile neben der Logikschaltung vermehrt auch Ansteuerungen und Leistungsteile enthalten, entwickeln sie mehr abzuführende Wärme. Für diese Entwärmung werden spezielle SMD-Kühlkörper eingesetzt.

Von CTX gibt es geeignete SMD-Kühlkörper sowohl in sofort lieferbaren Standardbauformen als auch in projektspezifischen Ausführungen; wahlweise als Schüttgut oder in Tape+Reel-Verpackung (Gurt und Spule) für die automatische Bestückung.

Die gestanzten Niedrigprofil-SMD-Kühlkörper besitzen eine geringe Bauhöhe und eignen sich damit vor allem für die Halbleitergehäuse in den vermehrt genutzten Bauformen D-PAK (TO-252), D²PAK (TO-263) und D³PAK (TO-268). Die Kühlelemente werden direkt auf die Kupferfläche der Leiterplatte gelötet und haben keinen Kontakt zum SMD-Bauteil, sondern funktionieren mit indirekter Wärmeleitung und natürlicher Konvektion. Die spezielle Formgebung der SMD-Kühlkörper mit abgespreizten Flügelflächen sorgt für eine optimierte Entwärmung des SMD-Bauteils. Aufgrund der indirekten Wärmeableitung können die als Tape+Reel verpackten Kühlkörper im Prozess der Leiterplattenbestückung wie die SMD-Bauteile verarbeitet werden.

Erweitert um individuelle Kühlerausführungen

CTX hat das Angebot an SMD-Kühlkörpern erweitert und offeriert neben Standard-SMD-Kühlern für alle gängigen D-PAK-Bauformen nun auch extrudierte und kaltfließgepresste SMD-Kühlkörper aus Aluminium, die präzise für die jeweiligen thermischen Anforderungen konzipiert und produziert werden.

„In den letzten zwei Jahren stieg die Nachfrage nach individuellen SMD-Kühlkörpern spürbar“, berichtet Wilfried Schmitz, Geschäftsführender Gesellschafter der CTX Thermal Solutions, und bedient diesen Bedarf mit applikationsspezifischen SMD-Kühlkörpern aus Alu-Strangguss-Legierungen oder Rein-Aluminium. Wie Standard-SMD-Kühlköper werden auch die extrudierten bzw. kaltfließgepressten Kühlkörper als Schüttgut oder gegurtet als Tape-and-Reel-Material ausgeliefert.

Zur thermischen Kopplung von Halbleiter und Kühlkörper gibt es laut Schmitz drei Optionen, deren Handhabung er wie folgt erklärt:

• Bei der manuellen Klebeverbindung bringt der Anwender den Wärmeleitkleber per Hand auf die Kontaktfläche des Halbleiters auf und setzt dann den SMD-Kühlkörper auf das zu kühlende elektronische Element.

• Für die automatische Verarbeitung werden die SMD-Kühlköper mit einer zweiseitig klebenden Wärmeleitfolie versehen und damit auf den Halbleiter geklebt.

• Alternativ können extrudierte oder kaltfließgepresste SMD-Kühlkörper verzinnt werden, um eine manuelle oder automatische Lötverbindung mit der PCB zu ermöglichen und die Verbindung zum Halbleiterbauelement zu gewährleisten.

Im Vergleich mit Standard-SMD-Kühlkörpern, die im Stanzbiege-Verfahren aus Kupfer gefertigt und anschließend verzinnt werden, besitzen die extrudierten bzw. kaltfließgepressten SMD-Kühlkörper aus Aluminium wesentliche Vorzüge, sagt Schmitz: „Beide Verfahren gestatten die Realisierung hochindividueller Kühlkörpergeometrien mit sehr großen Oberflächen. Sie sind damit ebenso effizient wie Kupfer-Kühlkörper. Gleichzeitig punkten die applikationsspezifischen SMD-Kühlkörper mit deutlich niedrigeren Material- und Prozesskosten.“

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