Was ist ein Kühlkörper (Heat Sink)?
Funktion, Bauarten, Materialien und Fertigung von Kühlkörpern für Elektronik und Industrie.
Ein Kühlkörper (Heat Sink) leitet Wärme von einer heißen Komponente ab und gibt sie an Luft oder ein anderes Medium ab. Ziel ist, die Sperrschicht- oder Gehäusetemperatur innerhalb zulässiger Grenzen zu halten.
Funktionsprinzip
Wärme fließt per Wärmeleitung vom Bauteil in den Kühlkörper und wird über eine große Oberfläche per Konvektion (und teils Strahlung) abgeführt. Wichtige Größen: thermischer Widerstand (°C/W), Kontaktqualität und Luftströmung.
Bauarten
- Strangkühlkörper (extrudiert): kosteneffizient, lineare Rippen
- Gefräste Kühlkörper: freie Geometrie, Prototypen und Sonderformen
- Skived / Stacked Fin: hohe Rippendichte
- Heatpipe-/Vapor-Chamber-Hybride: für hohe Leistungsdichten
- Flüssigkeitskühlplatten: wenn Luft nicht ausreicht
Materialien
- Aluminium (z. B. 6061/6063): leicht, gut leitend, eloxierbar
- Kupfer: höhere Leitfähigkeit, höheres Gewicht und Kosten
- Verbundlösungen (Kupferkern + Aluminiumrippen)
Fertigung und CNC
CNC-Fräsen ermöglicht kundenspezifische Basen, Bohrbilder, Taschen für TIM/Module und enge Ebenheitstoleranzen an der Kontaktfläche. Extrusion plus CNC-Nacharbeit ist ein gängiger Serienweg.
Auswahlkriterien
1. Verlustleistung und max. Umgebungstemperatur
2. Erlaubte Bauteiltemperatur
3. Bauraum und Strömung (natürlich vs. forciert)
4. Gewicht, Kosten, Oberflächenanforderungen
5. Montage (Schrauben, Clips, Phase-Change, Gap-Pad)
Fazit
Ein Kühlkörper ist ein thermisches Systembauteil – nicht nur „Metall mit Rippen“. Gute Auslegung kombiniert Material, Geometrie, Strömung und präzise Fertigung der Kontaktfläche.
