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Verbesserung der Elektronikkühlung mittels strukturierter Oberflächen

Elektronik-Gehäuse, die mittels freier Konvektion gekühlt werden, stellen große Herausforderungen an die Wärmeabgabe über die Oberflächen. Eine Möglichkeit der Optimierung ist die Verwendung von strukturierten Oberflächen. Die dabei erzeugte Oberflächenvergrößerung muss so gestaltet sein, dass sich die durch den Temperaturunterschied einstellende Strömung nicht behindert wird.

Da die Temperatur an der Oberfläche die Zielgröße darstellt, wurde diese Optimierung mittels Thermografie (FLIR ThermaCAM P64HS) durchgeführt. Thermografie ist bei geeigneter Versuchsdurchführung eine nicht-invasive Messmethode und erlaubt Aussagen über die Temperaturverteilung auf der Oberfläche.

Parallel zu den Experimenten wurde ein eindimensionales Modell der Wärmeübertragung unter DYMOLA erstellt, mit dem die zugrundeliegenden Prozesse abgebildet werden können. Parametervariationen tragen zum Verständnis des Prozesses bei und verringern den Messaufwand.

Mit diesen Mitteln konnte durch eine Kombination von verschiedenen konstruktiven Maßnahmen eine Verringerung der maximalen Oberflächentemperatur von 24 K erzielt werden.

Strukturierte Oberfläche

Temperaturverteilung

Temperaturfeld

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