RF & Microwave

Wir kühlen RF & HF mit allen denkbaren Frequenzen

In der Hochfrequenztechnik sitzt die Verlustleistung auf kleinster Fläche. Jede Temperaturdrift verschiebt dann Verstärkung, Phase und Linearität. Wir konstruieren Kühlkörper, die die Wärme direkt unter dem Transistor abholen, ohne das HF-Design zu stören.

Mehrseitige Bauteilkühlung Produktbeispiel 7-2 | Multipress
Einseitig eingepresste Rohre Produktbeispiel 5-1 | Monopress
Innenstrukturierte Kühlplatten Produktbeispiel 4 | Structureflow
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Nicht nur der Transistor

In HF-Systemen wird mehr heiß als die Endstufe.

Neben Leistungstransistoren kühlen wir mit unseren Kühlkörpern und Cold Plates auch gleichzeitig Gehäuse, Zirkulatoren, Netzteile, Lasten und Antennenkomponenten. Nur im Gesamtpaket entscheidet die Temperaturkonstanz über die Stabilität der Übertragungseigenschaften.

  • Leistungstransistoren

    GaN- und LDMOS-Endstufen mit sehr hoher Leistungsdichte.

  • Verstärkerbaugruppen

    Gleichmäßige Temperatur über die gesamte Baugruppe.

  • Zirkulatoren & Isolatoren

    Wärme aus reflektierter Leistung sicher abführen.

  • Abschlusslasten

    Dauerlastfeste Kühlung für hohe Absorptionsleistung.

  • Gehäuse & Strukturbauteile

    Temperierte Strukturen gegen Phasendrift.

  • Antennenkomponenten

    Temperaturkonstanz für stabile Abstrahlcharakteristik.

  • Netzteile & Wandler

    Versorgungselektronik in dicht gepackten Racks.

Hochfrequenz

Leistungsdichte · Temperaturkonstanz · Anbindung

In HF-Anwendungen hängen alle drei zusammen: Die Leistungsdichte bestimmt den nötigen Wärmestrom, die Temperaturkonstanz die erreichbare Linearität, und die Anbindung entscheidet, ob beides überhaupt zusammenfindet.

  • Leistungsdichte

    Kanalstrukturen, die hohe Wärmestromdichten direkt unter dem Transistor aufnehmen, ohne dass am Rand ein Hotspot entsteht.

  • Temperaturkonstanz

    Kleiner Temperaturgradient über die Baugruppe, damit Verstärkung und Phase stabil bleiben.

  • Anbindung

    Ebenheit, Rauheit und Anpressdruck bestimmen den Kontaktwiderstand, oft mehr als die Kanalgeometrie.

Was wir für HF- und Mikrowellensysteme liefern

  • Cold Plates : für Endstufen und Verstärkerbaugruppen.
  • Micro-Channel Cooler : für extrem anspruchsvolle Anwendungen.
  • Gehäusekühlung : für temperaturstabile Baugruppen-Strukturen.
  • Lasten- und Zirkulatorkühlung : für reflektierte Leistung.
  • Performance-Booster : Turbulatoren, Heatpipes und Kupferinlays.
Kühlung für Hochfrequenztechnik

Alles aus einer Hand, von der Entwicklung bis zur Serie.

COOLTEC übernimmt dein Thermomanagement komplett: ein Ansprechpartner, ein Prozess, von der ersten Idee bis zur Serienlieferung. Du steigst dort ein, wo du stehst. Entwicklung, Simulation und Konstruktion sind optional.

  1. Optional

    Entwicklung & Simulation

    Wir entwickeln, simulieren und konstruieren deine Kühllösung und testen sie virtuell, bevor wir physisch produzieren.

  2. Herstellbarkeit & Kosten

    Du weißt schon, was du brauchst? Wir prüfen Herstellbarkeit und optimieren dein Design für die Serie.

  3. Muster & Prototypen

    Muster in rund 6-8 Wochen Standardlieferzeit, per Express in 2-4 Wochen, je nach Produkt und Komplexität.

  4. Serienproduktion

    Hochautomatisierte High-Tech-Fertigung in Deutschland, Low-Cost-Serien aus Asien.

  5. Versorgung & Lifecycle

    Rahmenverträge, Lagerhaltung, Last-Time-Buy: Wir sichern deine Versorgung über den gesamten Produktlebenszyklus.

Vorschau: RF/HF Thermal Guide: Kühlung für Hochfrequenzleistung
Im Guide

RF/HF Thermal Guide: Kühlung für Hochfrequenzleistung

Wir haben das Wissen aus 30 Jahren HF/RF-Kühlung gebündelt und zeigen, wie sich hohe Leistungsdichten bestmöglich abführen lassen und dadurch die HF-Eigenschaften besser werden. Schwerpunkt: Performance-Optimierung von Flüssigkeitskühlern durch Turbulatoren und Heatspreader.

Mit Experten sprechen+49 (0)36781 44 69-0
Sebastian Krüger, Head of Sales und HF-Expert
Dein Ansprechpartner

Sebastian Krüger

Head of Sales und HF-Expert

Bring deine thermische Herausforderung mit: Verlustleistung, Bauraum, Medium, Umgebungsbedingungen. Sebastian sucht mit dir im ersten Gespräch die richtigen Lösungsansätze und stellt direkt das Team zusammen, das wir dafür brauchen, aus Anwendungstechnik, Produktionstechnik und Thermoengineering. Eine Warteschleife gibt es dabei nicht.

FAQ RF & Microwave

Häufig gestellte Fragen

Fertigt ihr Kühlflansche für Mikrowellen- und HF-Kammern?

Ja. Gekühlte Flansche für Kammeranbindungen sind ein typischer Fall für eingepresste Rohre: Der Flansch bleibt ein massives, bearbeitbares Bauteil mit definierter Dichtfläche, und das Kühlmittel läuft im Rohr durch das Material, ohne die Dichtfunktion zu berühren. Für HF-Anwendungen ist entscheidend, dass die Kühlung die elektrische Funktion nicht stört: Kanäle und Rohre müssen so liegen, dass sie keine Resonanzräume bilden und die durchgehende Metallwand nicht unterbrechen. Deshalb legen wir Kanalführung und Wandstärken gemeinsam mit deiner HF-Geometrie fest, statt eine Standardplatte anzupassen. Grenze: Die HF-Auslegung selbst (Feldverteilung, Anpassung, Schirmdämpfung) liegt bei dir; wir bewerten die thermische und fertigungstechnische Seite und sagen, welche Kanalführung mechanisch möglich ist.

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Welche Oberflächen sind für HF-Kontaktflächen geeignet?

Für HF-Kontaktflächen ist die Oberfläche kein Korrosionsschutz, sondern Teil der elektrischen Funktion: Der Strom läuft an der Oberfläche, und eine schlecht leitende Schicht erhöht die Verluste. Standard-Eloxal ist elektrisch isolierend und für Kontaktflächen deshalb ungeeignet. Dort arbeitet man mit chemischer Vernickelung, Verzinnung, Versilberung oder mit leitfähiger Passivierung auf Aluminium. Praktisch bedeutet das eine Teilbeschichtung: Der Kühlkörper wird eloxiert, die Kontaktflächen werden abgedeckt und separat behandelt. Das ist möglich, erhöht aber Aufwand und Preis merkbar. Wichtig ist, in der Zeichnung eindeutig zu kennzeichnen, welche Fläche welche Behandlung erhält. Grenze: Eine vollflächige Kombination aus dickem Eloxal für Korrosionsschutz und guter Leitfähigkeit gibt es nicht. Beides zugleich verlangt Teilbeschichtung oder einen Kompromiss.

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Wie wird eine Kupferplatte für Hochfrequenz-Endstufen ausgeführt?

Bei Hochfrequenz-Endstufen wird Kupfer gewählt, weil es Wärme und Strom gleichzeitig führt und nicht magnetisch ist. Die Kühlung erfolgt üblicherweise über eingepresste oder eingelötete Rohre oder über eine gefräste Kanalstruktur mit aufgelötetem Deckel. Anspruchsvoll ist nicht die Wärme, sondern die Kombination: Die Fläche unter dem Transistor muss plan und sauber sein, die Kanäle dürfen die Fläche nicht schwächen, und Lötverbindungen müssen dicht bleiben, obwohl Kupfer stark wärmedehnt. Für Ersatzteile arbeiten wir nach Muster oder Zeichnung. Grenze: Kupfer ist deutlich teurer und schwerer als Aluminium; wo keine elektrische Funktion und keine extreme lokale Leistungsdichte vorliegt, ist Aluminium mit Kupfereinlage oft die bessere Wahl. Wir sagen es, wenn wir es so sehen.

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Wie werden Bauteile mit sehr unterschiedlicher Verlustleistung auf einer Platte gekühlt?

Bei gemischten Lastfällen (etwa Transistoren mit mehreren Hundert Watt neben Widerständen, die je nach Betriebsfall gar keine oder die Hauptlast tragen) legt man die Platte nicht auf einen Mittelwert aus, sondern auf den ungünstigsten Betriebsfall je Bereich. Praktisch heißt das: Wir rechnen mehrere Lastfälle getrennt und dimensionieren die Kanalführung so, dass jeder Fall beherrschbar bleibt; oft wird die Strömung bewusst zuerst über das empfindlichste Bauteil geführt. Ein eingebetteter Kupfer-Heatspreader unter besonders dichten Quellen ist ein bewährtes Mittel, um lokale Spitzen zu verteilen, ohne die ganze Platte in Kupfer auszuführen. Grenze: Ohne Angabe der Betriebsfälle wird die Auslegung entweder zu groß oder unsicher. Nenn deshalb alle relevanten Lastfälle, nicht nur den Nennfall.

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Liefert COOLTEC auch Heatpipe- und Zweiphasenlösungen?

Heatpipes und Zweiphasenkühlung werden regelmäßig angefragt, und die ehrliche Antwort trennt zwei Fälle: Heatpipes als Wärmetransport-Element in einen Kühlkörper zu integrieren, ist umsetzbar. Die Heatpipe selbst ist dabei ein zugekauftes Bauteil, das wir einbetten, verlöten oder einpressen. Eine eigene Entwicklung und Fertigung von Zweiphasen-Systemen wie Thermosiphons oder Dampfkammern ist dagegen nicht unser Kerngeschäft. Wo Heatpipes wirklich helfen, ist der Transport von Wärme über eine Distanz oder um eine Ecke, etwa aus einem engen Gehäuse zu einer außen liegenden Kühlfläche; wo sie oft überschätzt werden, ist die Leistungsdichte direkt an der Quelle. Grenze und Ehrlichkeit: Wenn dein Projekt auf eine echte Zweiphasenlösung zielt, sagen wir dir das und empfehlen einen Spezialisten, statt eine Kompromisslösung zu verkaufen.

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Wie legt ihr den thermischen Widerstand aus?

Wir starten mit deinem Lastfall: Verlustleistung, Verteilung über die Fläche, zulässige Bauteiltemperatur, Vorlauftemperatur, Volumenstrom und Bauraum. Daraus ergibt sich das Rth-Budget, das wir in der Thermosimulation gegen Varianten der Kanalführung prüfen, bevor die Konstruktion beginnt. Wir beziehen in unserer Thermosimulation (FloEFD) die Varianten ein, die du uns freigibst. Wenn es eine Cold Plate mit einem eingepressten Rohr sein muss, dann optimieren wir das Design mit den bestehenden Möglichkeiten. Wenn du uns Designfreiheit gibst, kann es auch sein, dass die bestmögliche Variante z.B. eine rührreibgeschweißte und innenstrukturierte Kühlplatte ist.

Wie geht ihr mit sehr hohen Wärmestromdichten um?

Über eine feine Kanalstruktur in der Flüssigkeitskühlplatte direkt unter der Wärmequelle, 3D-gedruckte Kühlkanäle oder gezielt eingesetzte Turbulatoren in eingezogene oder eingepresste Rohre in Cold Plates. Wenn nötig, mit Werkstoffwechsel über Heatspreader oder Inlays an der Anbindung. Entscheidend ist, den Wärmestrom in der Kühlplatte bestmöglich aufzuspreizen, bevor er ins Kühlmittel geht und von dort so schnell wie möglich abgeführt wird.

Welche Werkstoffe verarbeitet ihr, und wie wählt man richtig?

Wir verarbeiten Kupfer, Kupfernickel, Edelstahl und Aluminium. Die Wahl folgt drei Kriterien: Wärmeleitfähigkeit, Medienkompatibilität und mechanische Anforderung. Häufig kombinieren wir: leitfähiges Material an der Wärmequelle, beständiges Material am Medium. Natürlich richten wir uns nach den gültigen Design- und Freigaberichtlinien unserer Kunden. Im High-Performance-Bereich kommen wir selten an Kupfer in Cold Plates und Wärmespreizern vorbei, setzen heute aber auch deutlich stärker auf hybride Formen, bis hin zu Edelstahlkühlkanälen in High-Performance-Anwendungen.

Wie stellt ihr Dichtheit sicher?

Standard ist die Druckprüfung jeder einzelnen Flüssigkeitskühlplatte; für anspruchsvolle Anwendungen prüfen wir zusätzlich mit Helium-Lecktest oder Druckverlusttest und dokumentieren die Leckrate pro Teil. Die Zielleckrate legen wir gemeinsam im Konstruktionsprozess oder der Herstellbarkeitsbewertung fest.

In welchen Größen fertigt ihr Kühlkörper und Flüssigkeitskühlplatten?

Wir fertigen vom 30 mm kurzen Mikrokanalkühler bis zur 3 m (30.000 mm) langen Kühlplatte, auch als komplett gekühltes Präzisionsgroßbauteil. Was geht, entscheidet nicht die Größe allein, sondern Werkstoff, Bauweise und Toleranz: nenn uns deine Abmessungen, wir sagen dir, in welcher Bauweise wir sie fertigen.

Beeinflusst der Kühlkörper das HF-Verhalten?

Er kann es: über Masse, Erdung und mechanische Anbindung. Wir konstruieren deshalb im Dialog mit deiner HF-Entwicklung, nicht danach. An vielen Stellen übernehmen unsere Kühler auch noch weitreichende Gehäuse oder Leiter-Funktionen. Egal, ob für die Aufnahme von Transformer oder Ohm-Adapter; wir machen das möglich, was ihr von unserem Kühlkörper erwartet.

Kühlt ihr auch Zirkulatoren, Lasten und Gehäuse?

Ja. In HF-Systemen entsteht ein erheblicher Teil der Verlustwärme außerhalb der Endstufe: an Zirkulatoren, Abschlusslasten und in der Struktur. Wir kühlen den gesamten Pfad, am besten vollintegriert über einen Kühler.

Welche Stückzahlen und Lieferzeiten sind möglich?

Je nach Fertigungstechnologie realisieren wir Muster in rund 6-8 Wochen Standardlieferzeit, per Express in 2-4 Wochen. Für die Serie fertigen wir hochautomatisiert in Deutschland; kostensensible Standardteile kommen aus unseren Joint Ventures in Asien. Wir liefern Stückzahl 1-100.000 pro Jahr, je nach Bauteilkomplexität und Größe.

Arbeitet ihr unter NDA?

Ja, selbstverständlich. Das ist für uns der Normalfall. Wir zeichnen deine Geheimhaltungsvereinbarung oder stellen unsere. Kundenprojekte und Anwendungsdetails geben wir grundsätzlich nicht weiter. Schick uns euren NDA gerne direkt mit, dann können wir schneller starten.

Grundlagen

Kühlung in der Hochfrequenztechnik: worauf es technisch ankommt

HF-Leistungsbauelemente vereinen hohe Verlustleistung mit sehr kleiner Fläche. Damit verschiebt sich die Auslegung von der Kühlleistung zum Wärmepfad. Immer häufiger wird die Flüssigkeitskühlplatte zum limitierenden Faktor in der Performance. Das verändern wir über Performance-Booster wie Mikrokanalstrukturen oder eingesetzte Turbulatoren in Cold Plates.

Auszug aus dem Cool How Report 2026

So legen wir eine Kühllösung aus

Jede Auslegung beginnt mit denselben Randbedingungen: Verlustleistung Pv, maximal zulässige Bauteiltemperatur, Umgebungs- bzw. Vorlauftemperatur und die verfügbare Kontaktfläche. Erst daraus ergibt sich, welche Kühlstrategie überhaupt in Frage kommt.

Warum das so genau sein muss: Ein Temperaturanstieg um nur 10 Kelvin kann die Lebensdauer elektronischer Komponenten halbieren.

Die vier Kenngrößen eines thermischen Systems

λ
Wärmeleitfähigkeit [W/m·K]
Beschreibt den Wärmetransport im Medium. Kupfer liegt bei rund 400 W/m·K, Aluminium bei 150–200 W/m·K.
λ = Q̇ · l / (A · ΔT)
α
Wärmeübergangskoeffizient [W/m²·K]
Beschreibt den Wärmefluss zwischen fester Oberfläche und Fluid, also zwischen Kühlkörper und Luft oder Kühlmedium.
α = Q̇ / (A · ΔT) = Nu · λF / L
Rth
Wärmewiderstand [K/W]
Gibt an, welche Temperaturdifferenz nötig ist, um 1 W zu übertragen. Herstellerangaben gelten nur für die angegebenen Prüfbedingungen.
Rth = ΔT / Q̇
k
Wärmedurchgangskoeffizient [W/m²·K]
Wie der α-Wert, jedoch für den Durchgang durch Festkörperschichten statt für den Übergang an ein Fluid.
k = 1 / (Rth · A)

In fünf Schritten zur passenden Kühllösung

1
Systemparameter erfassen
Verlustleistung Pv, maximal zulässige Bauteiltemperatur Tmax, Kontaktfläche A sowie Umgebungstemperatur T0 (Luft) oder Vorlauftemperatur Tv (Flüssigkeit).
2
Temperaturdifferenz berechnen
ΔT = Tmax − T0 beziehungsweise ΔT = Tmax − Tv.
3
Erforderlichen Wärmewiderstand bestimmen
Rth = ΔT / Pv, der Wert, den die Kühllösung unterschreiten muss.
4
Wärmedurchgangskoeffizient abschätzen
Ist die Kontaktfläche bekannt: k = 1 / (Rth · A). Das macht Luft- und Flüssigkeitslösungen vergleichbar.
5
Kühlstrategie festlegen
Aus k und Bauraum ergibt sich, ob natürliche Konvektion, Zwangskühlung oder eine Cold Plate erforderlich ist.
Rechenbeispiel: Kühlung eines IGBT
Gegeben: A = 0,03 m², T0 = 20 °C, Tmax = 70 °C, Pv = 2000 W.
ΔT = 50 K  →  Rth = 50 K / 2000 W = 0,025 K/W  →  k = 1333,3 W/m²·K
Ergebnis: Für diesen Fall ist eine Flüssigkeitskühlung (Cold Plate) erforderlich.

Was den Wärmewiderstand eines Luftkühlkörpers beeinflusst

Effektive Kühlfläche: Mehr Fläche senkt den Rth, aber nur bis zu einem Grenzwert, dem sich der Wert asymptotisch nähert.
Ausrichtung bei natürlicher Konvektion: Die Lage zur Schwerkraft bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit. Je langsamer die Strömung, desto höher der Rth.
Strömungsgeschwindigkeit: Mit Lüftern steigt sie deutlich gegenüber freier Konvektion. Die Einbaulage wird dann zweitrangig.
Verlustleistung: Der Rth-Wert sinkt mit steigender Verlustleistung und nähert sich einem konstanten Wert.

Werkstoffe: Wärmeleitfähigkeit und Strömungsgrenzen

Die Werkstoffwahl entscheidet über thermische Performance und Lebensdauer. Wird die maximal empfohlene Strömungsgeschwindigkeit im Rohr überschritten, trägt das Medium die schützende Passivschicht mechanisch ab. Erosion und Leckage sind die Folge.

Werkstoff Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C Max. Strömungsgeschw.
Kupfer / Kupferlegierungen 305–394 W/m·K 2,0 m/s
Aluminium / Al-Legierungen 125–210 W/m·K 1,8 m/s (Strukturen 1–2 m/s)
Kupfer-Nickel (CuNi) - 3,5 m/s
Edelstahl geringe Leitfähigkeit, sehr gute Korrosionsbeständigkeit 4,5 m/s
Graphit (parallel zur Schichtebene) bis 2000 W/m·K, technisch 140–160 W/m·K -
Sinterkeramik (BN, SiC) 100–200 W/m·K, elektrisch isolierend -

Diese Daten brauchen wir für deine Auslegung

Je vollständiger die Randbedingungen, desto schneller kommen wir von der ersten Abschätzung zur belastbaren CFD-Simulation. Diese Checkliste stammt aus dem Cool How Report und ist die Grundlage jedes Auslegungsgesprächs.

Flüssigkeitskühlkörper
Verlustleistung und deren Lage
Vorlauftemperatur und Daten des Kühlmediums
Verfügbarer Volumenstrom, gewünschter Druckverlust
Festkörperwerkstoffe und Materialkombinationen im Kreislauf
Max. zulässige Oberflächentemperatur
Übergangswiderstände der Bauteilanbindung
Wenn vorhanden: CAD-Modell
Luftkühlkörper
Verlustleistung und deren Lage
Thermische Anbindung (Datenblatt Paste oder Pad)
Umgebungstemperatur
Ausrichtung des Kühlkörpers im Raum
Ggf. Datenblatt des vorgesehenen Lüfters
Bauraum und Einbaumöglichkeiten
Zulässige Temperaturstreuung auf der Oberfläche

Wärmestromdichte statt Gesamtleistung

Die entscheidende Größe in HF-Anwendungen ist nicht die absolute Verlustleistung, sondern ihre Konzentration. Wenige hundert Watt auf wenigen Quadratmillimetern stellen andere Anforderungen als dieselbe Leistung auf einer großen Fläche.

Wir legen deshalb den Wärmepfad von der Quelle her aus: erst aufspreizen, dann abführen. Kühlkanal und Legierung folgen daraus, nicht umgekehrt.

Kontaktwiderstand und Anbindung

Der beste Kühlkanal nützt nichts, wenn der Übergang zur Wärmequelle dominiert. Ebenheit, Rauheit, Anpressdruck und Schnittstellenmaterial gehören deshalb genauso auf die technische Zeichnung bzw. in unser gemeinsames Anforderungsprofil der Kühllösung.

Nach allen Fügetechnologien setzen wir zerspanende Nachbearbeitungsschritte ein, damit die Anlagefläche an der fertiggestellten Cold Plate die geforderte Ebenheit hat.

Temperaturkonstanz und Linearität

Verstärkung, Phase und Linearität hängen an der Bauteiltemperatur. Ein Kühlkörper, der im Mittel passt, aber über die Baugruppe mehrere Kelvin Unterschied zulässt, erzeugt genau die Drift, die im Systembudget fehlt.

Wir optimieren deshalb auf Gleichmäßigkeit: Parallelführung statt langer Serienpfade und gezielte Querschnittsänderungen entlang des Kanals.

Vom Prototyp in die Serie

Der teuerste Fehler ist ein Prototyp, der thermisch funktioniert, aber nicht serienfähig ist. Deshalb prüfen wir Herstellbarkeit und Kosten parallel zur thermischen Auslegung, nicht danach.

Weil Entwicklung, Fertigung, Prüfung und Lieferung bei COOLTEC in einer Hand liegen, geht bei diesen Übergängen nichts verloren, vom ersten Lastfall bis zum Last-Time-Buy.

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Rth-Auslegung und Hotspot-Management konkret erklärt
Anbindung, Ebenheit und Dichtheit als Prüfgrößen
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