Entwärmungskonzepte durch funktionale Strukturen in spritzgegossenen dreidimensionalen Schaltungsträgern

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In dieser Arbeit werden Konzepte aufgezeigt, die es ermöglichen, auf spritzgegossenen Schaltungsträgern (3D-MID) montierte Leistungsbauelemente effektiv zu kühlen. Um dies zu erreichen, werden unter Ausnutzung der neuartigen Möglichkeiten, die sich durch den Einsatz von 3D-MID-Technologien bieten, Kühleffekte durch funktionale, integrierte Strukturen erzeugt. Für einen systematischen Einstieg in die Thematik beschäftigt sich die Arbeit ausführlich mit verfügbaren Technologien zur Herstellung von 3D-MID-Systemen sowie mit den Grundlagen des thermischen Managements. Weiterhin werden notwendige Methoden für den Entwurf und für die Simulation der zu untersuchenden spritzgegossenen Schaltungsträger mit Kühlfunktion erarbeitet. Den Hauptteil der vorliegenden Arbeit bildet die Herstellung und Charakterisierung von 3D-MID-Demonstratoren, die für die Kühlung von Hochleistungsleuchtdioden eingesetzt werden. Auf der Grundlage von umfassenden Simulationen wurden sowohl passive als auch aktive Kühlkonzepte umgesetzt. Die gewonnenen Messergebnisse zeigen, dass durch geeignete funktionale Strukturen in den spritzgegossenen Schaltungsträgern die Betriebstemperaturen der montierten Hochleistungsleuchtdioden deutlich auf bis zu unter 40 °C verringert werden können. Als Ergebnis dieser Arbeit wurden nicht nur 3D-MID basierte Demonstratorsysteme mit Kühlfunktion hergestellt und charakterisiert, sondern es wurden zusätzlich herstellungstechnologische und anwendungsspezi sche Grundlagen für das Handling von Fluiden in 3D-MID-Systemen gelegt, die möglicherweise für zukünftige Anwendungen im Bereich mikrofluidischer Systeme von Bedeutung sein werden.