Maximale Kühlleistung auf minimalem Raum ist der Traum so manches Elektronikentwicklers. Die Micropelt GmbH, Freiburg, hat sich spezialisiert auf Dünnschicht-Thermoelektrik, die auf den Peltier- bzw. Seebeck-Effekt basiert.
Der Peltier-Effekt nutzt die Tatsache, dass in bestimmten Materialien ein Stromfluss einen Wärmetransport bewirkt. Die Umkehrung, man lässt Wärme durch ein Peltier-Element strömen, um Strom zu gewinnen, heißt Seebeck-Effekt. Es gibt eine ganze Reihe solcher thermoelektrischer Materialien, aber nur Wismut-Tellurit (Bi2Te3) funktioniert bei Temperaturen, die für die Elektronik und in der direkten menschlichen Umgebung nutzbar sind. Die Verarbeitung dieses normalerweise in großen Einkristallen erzeugten Materials erfolgte bisher durch Schneiden in je nach Anwendung größere oder kleinere Blöcke, Schenkel genannt. Diese Schenkel werden bis heute zumeist manuell zwischen zwei mit elektrischen Leitstrukturen versehenen Keramikplatten montiert und damit zu elektrischen Wärmepumpen.
Der einem nackten Chip ähnliche Micropelt-Kühler MPC-D303 hat eine Grundfläche von 0,98mm² auf der Kaltseite und eine Dicke von 1100µm. Er kann so direkt an das Bauteil angebracht werden, das thermische Steuerung benötigt. Dass ein Kühlelement dieser geringen Abmessung jetzt auch eine Temperaturdifferenz von 60K erzeugen kann, war ein geplanter Meilenstein, den seine Entwickler nahezu auf den Tag genau erreicht haben.
Die neue Kühlergeneration übertrifft konventionelle Peltier-Kühler mit einer Kühlleistungsdichte von bis zu 100W/cm² um das Zehnfache. In der Temperaturdynamik sind es mit 180K/s sogar Faktor 20 und mehr. Dank Fertigung mit konventioneller Wafertechnologie können Größe und innerer Aufbau, sowie die Höhe der Micropelt-Bauteile an Kundenapplikationen angepasst werden.
Typische Einsatzbereiche finden sich überall da, wo auf kleinsten Flächen Kühlung, Temperierung oder thermische Prozess-Steuerung benötigt wird: Laser- und Sensortechnik, aber auch Forschung- und Diagnostik liefern zahlreiche Anwendungen.