Projekt Coolboard

Mehr als die Hälfte (55 Prozent) der Ausfälle von Elektronikbauteilen ist heute allein durch Überhitzung verursacht. Bisherige Lösungen zur Entwärmung stoßen angesichts immer höherer Leistungsdichten in der Elektronik an Grenzen, nehmen zu viel Platz ein oder sind nicht effektiv genug. Eine mögliche Alternative sind sogenannte pulsierende Heatpipes (Pulsating Heat Pipe, PHP). PHP vermindern den Temperaturanstieg von thermisch belasteten Bauteilen sehr effektiv. Sie funktionieren passiv, sind kostengünstig, leicht, kompakt und einfach zu integrieren.

Im Projekt Coolboard wurden mehrere Bauformen von PHPs mit verschiedenen Abmessungen aufgebaut und getestet. Dabei erzielten PHPs mit hoher Kanaldichte, Abmessungen von 100 x 50 mm² und Dicken von lediglich 2–2,5 mm die besten Ergebnisse. Die PHPs zeigen (auch im Literaturvergleich) hervorragende thermische Eigenschaften und einen um bis zu 90 Prozent niedrigeren Wärmewiderstand als eine massive Kupferplatte mit denselben Abmessungen. Folglich bleibt die Temperatur bei einem mithilfe einer PHP gekühlten Bauteil mit derselben Verlustwärmeleistung auf deutlich niedrigerem Niveau. So konnte beispielsweise in einem der Versuche bei derselben Abwärmeleistung die Temperatur des Bauteils von 170 °C auf 60 °C gesenkt werden, wenn das Bauteil auf einer PHP anstelle einer Kupferplatte befestigt war. Die hervorragende Wärmetransportfähigkeit der PHPs wurde dabei für verschiedene typische Randbedingungen, d.h. horizontale und vertikale Ausrichtung, Wasser- und Luftkühlung als Wärmesenke, Größe der Wärmequelle usw. nachgewiesen.

Projektpartner

• Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM (Koordination)
• Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM

Projektlaufzeit

01.01.2017 – 30.06.2019

Projektfinanzierung

Fraunhofer-interne Finanzierung, mittelstandsorientiertes Eigenforschungsprojekt (MEF)