Die Herausforderung

Der Wunsch nach mehr Leistung und der stetige Drang zur Miniaturisierung führen moderne Halbleiterbauelemente beispielsweise in Laser- oder Leistungselektronikapplikationen immer wieder an ihre thermischen Grenzen. Hocheffiziente Kühlungskonzepte übernehmen so neue Schlüsselfunktionen für weitere Leistungssteigerungen und Lebensdaueranforderungen.

Beispiel 1: Laserapplikationen

Die Wirkungsgrade und Ausbeuten von Laserdioden-Chips steigen kontinuierlich. Zusätzlich lassen sich durch Array-Strukturen die optischen Leistungen von mehreren Dioden zusammenführen und damit die resultierende optische Leistung nochmals deutlich erhöhen. Halbleiter-Laserdioden weisen mittlerweile Leistungsdichten von mehr als 400W/cm2 auf. Ein dauerhafter und zuverlässiger Betrieb kann nur durch eine hocheffiziente und sichere Kühlung der Chips erfolgen.

Beispiel 2: Leistungselektronik

Der generelle Anstieg der Systemleistungen führt zwangsläufig zu größeren Verlustleistungen. Beispiel Leistungsinverter: 1% Wirkungsgradverlust bedeuten bei einem 1MW-Umrichter 10kW Wärme!

Beispiel 3: Power-Train-Applikation im Auto

Die Kühlflüssigkeit im Auto erreicht Temperaturen von über 100°C – und soll trotzdem noch massiv den Wärmeabtransport der Leistungsendstufen unterstützen, um die empfindlichen Halbleiter zu schützen. Nur eine hocheffiziente Kühlung gewährleistet dabei eine lange Lebensdauer in einem möglichst kleinen Bauvolumen.

Beispiel: Power-Box-Elektronik im Auto

Simulationsergebnisse zur Junction-Temperaturverteilung der IGBT-Schalter in einer B6-Leistungsbrücke bei einer Kühlflüssigkeitseinlasstemperatur von +105°C und einer Durchfluss-rate von 5l/min: Die Swirling Jet-Streams™ – Technologie reduziert deutlich die Hot-Spots unter den Halbleitern und senkt massiv die absoluten Temperaturen. Dies bietet Raum für weitere Leistungssteigerungen oder der Verkleinerung des Bauvolumens.

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