Neue Trends bei der Chipkühlung

Varianten der Entwärmung

Es ist in den meisten Fällen richtiger, von Entwärmung anstatt von Kühlung zu sprechen. In der Regel besteht die Methode in einer Entfernung der durch die Verarbeitung im Chip oder auf der Platine erzeugten Wärme. Bei der Entwärmung wird die im Betrieb entstandene Wärme möglichst schnell von den heißen Chips oder Karten an eine größere Oberfläche weitergeleitet. Die Temperatur sinkt auf Grund der Verteilung der Wärmemenge auf eine größere Fläche oder ein größeres Volumen. Bei der konventionellen Luftkühlung ist dies direkt die Umgebungsluft. Bei der Konvektionskühlung erfolgt zunächst eine Ableitung der Wärme über Metallstrecken oder Wärmeleitrohre (heat pipes) und dann ebenfalls als Abgabe an die Umgebungsluft.

In industriellen Systemen lässt sich die Entwärmung häufig durch die natürliche Luftbewegung von unten noch oben erzielen. Im dabei wird die Luft oft sogar vorgekühlt, um die gewünschte Temperatur am aktiven Bauteil zu erreichen. Im heimischen oder Büro-PC funktioniert die passive Kühlung durch Konvektion nicht ohne weiteres, weil das Mainboard, die Steckkarten und die geschlossene Rückwand rechtwinklig zueinander stehen. Somit entstehen Wärmenester. Deshalb benötigen die heißen Bauteile (Prozessor und Grafikchip) meist zusätzlich aufwendige Kühlkörper und darin direkt eingebaute Ventilatoren.

Der Lüfter ist dabei laut Statistik das Bauteil mit der geringsten Zuverlässigkeit in jedem System. In verschiedenen Anwendungen beispielsweise in der Chemie oder Medizin ist die Verwendung von Lüftern grundsätzlich untersagt. Schmutzablagerungen mit Pilz- und Bakterienbefall oder Explosionsgefahr durch Gase oder Feinststaub sind die Risiken in diesem Anwendungsbereich.

Bei industriellen Steckkartensystemen (A-TCA, CPCI, VME) ist auch die

Entwärmung durch Wärmeableitung über eine metallische Oberfläche üblich. Diese Technik ist beispielsweise für "Conduction-Cooled PMC" (ANSI/VITA 20) oder im Normentwurf VITA 30.1 für die "Conduction-Cooled EuroCard" definiert. Beides gilt auch für vergleichbare CPCI-Karten. Dabei nutzt man Metallschienen auf den Platinen oder Metallflächen zwischen den Platinenlagen. Für die gute metallische Berührung mit dem umgebenden Metallchassis zur Wärmeabfuhr sorgen keilförmige Metallzungen, die beim Einstecken die Karten mit dem Metallgehäuse verspannen.