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Effektive Kühlung hochwertiger elektronischer Bauteile im Betrieb

Schäden durch zu hohe Löttemperaturen oder Reinigungsmittel in der Produktion leicht vermeidbar
Effektive Kühlung hochwertiger elektronischer Bauteile im Betrieb

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Für hochwertige oder empfindliche Bauteile werden bei der Produktion elektronischer Baugruppen zunehmend Stecksockel eingesetzt. Auf diese Weise lassen sich Schäden durch zu hohe Temperaturen, elektrostatische Spannungen oder Flussmittel, die sonst während des Fertigungsprozesses auftreten könnten, vermeiden. Um den Anwendungsbereich der Sockel zu erweitern, hat das amerikanische Spezialunternehmen Andon Electronics nun ein neues Modell entwickelt, bei dem bereits ein Kühlkörper für das zu sockelnde Bauteil integriert ist.

Die Heat Sink Sockets stellen nicht nur sicher, dass die gesockelte Komponente besonders einfach für Service- oder Reparaturzwecke ausgetauscht werden kann, sondern sorgen gleichzeitig für eine effektive Kühlung im Betrieb. Das wird durch einen integrierten Metallkörper zum Beispiel aus Aluminium ermöglicht. Die Sockel, die in Deutschland von der Eureca Messtechnik GmbH vertrieben werden, sind für unterschiedlichste Bauteile in anwendungsspezifischen Ausführungen erhältlich, beispielsweise für Bild-, Gas- und optoelektronische Sensoren, DC-DC-Wandler, Sicherungen, Quarz-
oszillatoren oder Relais. Zudem sind weitergehende kundenspezifische Modifikationen bereits bei geringen Stückzahlen möglich.

„Die Verwendung von Stecksockeln für elektronische Bauteile löst generell viele Probleme, die bei der Produktion elektronischer Baugruppen auftreten können“, so Jürgen Beckers, Geschäftsführer des deutschen Distributors von Andon, der Eureca Messtechnik GmbH. „Hierdurch können zum Beispiel hochwertige oder empfindliche Bauteile erst nach Fertigung der Baugruppe eingesetzt werden.“ Beschädigungen durch zu hohe Löttemperaturen beim Lötvorgang, durch ESD-Schäden oder Fluss- beziehungsweise Reinigungsmittel lassen sich auf diese Weise einfach umgehen. Werden die Sockel und nicht die Bauteile selbst auf die Leiterplatten gelötet, entfallen zudem die zusätzliche Arbeit beim Entfernen der Komponenten bei Schäden an der Platine, das arbeitsintensive Handlöten sowie die Verzögerungen bei der Leiterplattenbestückung bis zum Eintreffen der einzusteckenden Hauptkomponenten. Auch im Einsatz der Baugruppen bieten gesockelte Bauteile große Vorteile, insbesondere bei Service-, Wartungs- oder Reparaturaufgaben.

Sockel für Bildsensoren und Laserdioden geeignet

Um die Sockel auch für Produkte mit höherer Wärmeabgabe im Betrieb effektiv nutzen zu können, hat Andon eigens eine Variante entwickelt, bei der bereits ein Kühlkörper für das zu sockelnde Bauteil integriert ist. „Ursprünglich wurde diese Art von Sockel für den Einsatz mit hochwertigen Bildsensoren konzipiert, bei denen durch Kühlung die Bildqualität deutlich steigt“, erklärt Beckers. „Es zeigte sich aber schnell, dass die Vorteile dieses Stecksockels auch für andere Arten von elektronischen Komponenten von Interesse sind, etwa für DC/DC-Wandler, Laserdioden, optische Sensoren oder Hochleistungs-ICs.“

Entscheidend ist dabei, dass die Sockel des Unternehmens mehrere zentrale Vorteile in einem Element vereinen. Neben dem Nutzen während der Fertigung sind dies vor allem der einfache Austausch des gesockelten Bauelements zu Service- oder Reparaturzwecken in Kombination mit der besonders effizienten Kühlung im Betrieb. Dies ist beispielsweise auch für Gassensoren relevant: Diese ebenfalls relativ kostspieligen elektronischen Bauteile zeichnen sich durch eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Hitze sowie den durch Löten erzeugten Dämpfen aus. Gleichzeitig bedingt ihre zum Teil relativ geringe Lebensdauer, dass sie regelmäßig ausgetauscht werden müssen. „Beides ist bei Verwendung der Heat Sink Sockets kein Problem mehr“, so Beckers.

Integrierte Kühlung mittels Metallkörper

Grundlage eines jeden herkömmlichen Sockels des Unternehmens ist ein isolierender Träger, in dem in passender Anordnung Bohrungen für die benötigte Anzahl an hochpräzise gedrehten Kontakten (Terminals) angeordnet sind. Der amerikanische Hersteller verwendet die bewährten Senstac-Sensor-Sockelkontakte, die für Anwendungen in Militär, Luft- und Raumfahrt entwickelt wurden.

„Sie widerstehen den dort üblichen hohen Schock- und Vibrationsbelastungen und verfügen über eine Lebensdauer von bis zu 25 Jahren“, erläutert Beckers. Für erhöhte Temperaturbereiche und große mechanische Stabilität kommt bei den Isolatoren der Heat Sink Sockets FR4-Material zum Einsatz. Wird bei größeren Stückzahlen eine kostengünstige Lösung benötigt, werden Kunststoffisolatoren verwendet, die mittels Spritzgusstechnik hergestellt werden.

„Bei den neuen Heat Sink Sockets wird der Sockelträger entweder teilweise oder komplett aus einem Metallkörper wie zum Beispiel Aluminium hergestellt, wobei die Terminals – etwa durch Kunststoffbuchsen – weiterhin isoliert bleiben“, so Beckers. In allen Ausführungen sitzt das zu sockelnde Bauteil aber direkt auf der Metalloberfläche auf, so dass die Abwärme im Betrieb effektiv vom kritischen Bauteil abgeführt und durch Kühlrippen an den Seiten an die Umgebungsluft abgegeben werden kann.

Umfassendes Portfolio sowie kundenspezifische Entwicklungen auch bei kleinen Stückzahlen

Um die Sockel dem jeweiligen Einsatzgebiet anzupassen, sind unterschiedliche Terminals verfügbar: neben Varianten für THT- oder SMD-Montage auch unterschiedliche Oberflächen (Gold, Zinn, Messing), Bauhöhen und Pinlängen sowie Haltekräfte. Spezialtypen zum Beispiel für Bauteile in PLCC- oder BGA-Gehäusen sind ebenfalls erhältlich. Aufgrund des modular aufgebauten Fertigungskonzeptes von Andon kann das Unternehmen ein umfassendes Portfolio von Standardsockeltypen für tausende unterschiedlicher elektronischer Bauteile liefern. Viele der Standardsockel können auf Anfrage nun mit den neuartigen integrierten Kühlkörpern versehen werden.

Durch eine flexible Produktionskette sind sowohl kleine und mittlere Stückzahlen, als auch große Volumina für OEM-Projekte möglich. „Neben Standardvarianten können außerdem schon bei relativ geringen Stückzahlen kundenspezifische Modifikationen und Entwicklungen durchgeführt werden“, so Beckers. „Um das optimale Produkt für die jeweilige Anforderung zu erhalten, bietet Eureca interessierten Kunden eine umfangreiche technische Beratung zu den individuell relevanten Stecksockeloptionen.“


Die 1997 gegründete Eureca Messtechnik GmbH hat sich auf die technische Beratung, Entwicklung und Zulieferung für OEM-Projekte
in den Bereichen optische Messtechnik, Optoelektronik und Kameras spezialisiert. Kernleistung ist dabei eine umfassende Beratung hinsichtlich geeigneter Technologien und konstruktiver Lösungen für individuelle Anforderungen. Ergänzt wird dies durch eine breite Angebotspalette an Optik-Zubehör, etwa Objektiven oder Filtern, sowie an thermoelektrischen Kühlsystemen. Das in Köln ansässige Unternehmen betreut Kunden in der ganzen Welt. Hauptgebiet mit 60 Prozent Umsatzanteil ist der deutschsprachige Raum.

www.eureca.de



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