Höhere Effizienz bedeutet geringere Verluste und damit weniger Restwärme. Für sich genommen ist dies potenziell vorteilhaft für Entwickler und vereinfacht scheinbar das Wärmemanagement bei der Entwicklung neuer Produkte.
In der Realität werden die thermischen Vorteile hocheffizienter Schaltungen jedoch häufig durch die Wärmeentwicklung aufgrund kompakterer Gehäuse und Faktoren wie eingeschränkter Belüftung in tragbaren Elektronikgeräten, die einen luftdichten Schutz vor Feuchtigkeit erfordern, zunichtegemacht. Daher stellt das Wärmemanagement zwar aus verschiedenen Gründen in vielen Fällen eine neue Herausforderung dar, bleibt aber dennoch ein wesentlicher Bestandteil für ein zuverlässiges und robustes Design.
Angesichts des notwendigen reduzierten Stromverbrauchs ist der Lüfter die unpraktischste Option zur Wärmeabfuhr in Geräten, die sowohl mit Netzstrom als auch mit Batterien betrieben werden.
Abgesehen vom Energieverbrauch beanspruchen Lüfter wertvollen Platz im Produkt, stellen die Konstruktion vor Herausforderungen und sind aufgrund ihrer beweglichen Teile laut und anfällig für Ausfälle.
Da Elektronik in unserem Alltag immer präsenter wird und Komponenten und Produkte immer kleiner werden, haben sich Verfügbarkeit und Vielfalt der Wärmemanagementmaterialien weiterentwickelt, um diesen neuen Anforderungen gerecht zu werden.
Vor etwa 25 Jahren standen Lüfter, Wärmeleitpaste und Kühlkörper zur Verfügung. Heute umfasst das Angebot eine breite Palette an Wärmemanagementmaterialien, darunter vollständig getrocknete Gele, Isolierpads, Klebebänder und die vielleicht effektivste Lösung überhaupt: Silikonbasierte Spaltfüller.
In den letzten Jahren hat sich der Trend verstärkt, Gehäuse und Racks als Kühlkörper für Geräte zu nutzen. Dies wurde durch die Verfügbarkeit geeigneter, thermisch effizienter, silikonbasierter Materialien ermöglicht: Spaltfüller. Durch das Einlegen eines weichen Füllmaterials, wie beispielsweise THERM-A-GAP™ von Parker Chomerics, zwischen dem wärmeerzeugenden Gerät und dem Gehäuse oder Chassis lässt sich Wärme sehr effektiv ableiten. Auf diese Weise eingesetzt, können Füllstoffe den Bedarf an Lüftern und Kühlkörpern reduzieren und bieten gleichzeitig Vorteile hinsichtlich Kosten, Gewicht, Zuverlässigkeit und Platzbedarf. Einige Ausführungen ermöglichen zudem eine hermetische Abdichtung, wodurch die Produkte auch für den Einsatz in feuchten Umgebungen geeignet sind.
Füllmaterialien sind in einer Vielzahl von Stärken erhältlich, mittlerweile über 5 mm, wodurch sich auch sehr große Spalten füllen lassen. Dank ihrer extrem weichen Beschaffenheit (nur 4 Shore 00) werden mit minimalem Montageaufwand große mechanische Toleranzen erreicht. Mit Unterstützung von Mischexperten wie Parker Chomerics, die silikonbasierte Füllstoffe mit verschiedenen Materialien unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit präzise mischen können, finden Konstrukteure das Material, das exakt den thermischen Anforderungen ihrer spezifischen Konstruktion entspricht.
Dies ist besonders wertvoll, da Materialien mit überlegenen Eigenschaften oft teurere Inhaltsstoffe erfordern oder strengere Mischanforderungen stellen.
Mit Blick auf die Zukunft scheint die Vielfalt und Funktionalität elektronischer Geräte für Unternehmen und Verbraucher rasant zuzunehmen. Aus Endnutzersicht wird der Fokus voraussichtlich stärker auf Form, Funktion und Energieverbrauch liegen, während Geräteentwickler zudem ein effektives Wärmemanagement gewährleisten müssen, um die Zuverlässigkeit und Robustheit ihrer Produkte zu garantieren – eine Grundvoraussetzung für den Erfolg jedes Designs.
Autor:
Mark Carter, Anwendungsingenieur, Chomerics Europe
Weitere Informationen oder ein Angebot
