Technische Infos
Thermal Interface Material (TIM),
kleine Schicht, große Wirkung im
Wärmemanagement
Leistungsfähige elektronische Bauteile erzeugen Wärme. Damit Prozessoren, Leistungshalbleiter, SoCs oder andere elektronische Komponenten dauerhaft zuverlässig arbeiten können, muss diese Wärme möglichst effizient abgeführt werden. Dabei wird ein Bereich häufig unterschätzt: der Übergang zwischen dem elektronischen Bauteil und dem Kühlkörper.
Genau hier kommt Thermal Interface Material, kurz TIM, zum Einsatz. Wärmeleitmaterialien verbessern den thermischen Kontakt zwischen zwei Oberflächen und können damit entscheidend dazu beitragen, die Kühlleistung eines Systems zu optimieren.
Warum benötigt man überhaupt Wärmeleitmaterialien?
Auf den ersten Blick erscheint die Oberfläche eines elektronischen Bauteils oder die Unterseite eines Kühlkörpers vollkommen glatt. Unter dem Mikroskop zeigt sich jedoch ein anderes Bild: beide Oberflächen besitzen Unebenheiten. Werden die beiden Flächen direkt aufeinandergelegt, entsteht deshalb kein vollflächiger Kontakt. In den mikroskopisch kleinen Zwischenräumen befindet sich Luft. Diese Luftspalte behindern den Wärmeübergang zwischen dem Bauteil und dem Kühlkörper.
Ein Wärmeleitmaterial füllt diese Zwischenräume und schafft einen deutlich besseren thermischen Kontakt. Dadurch kann die Wärme effizienter von der Wärmequelle in den Kühlkörper gelangen. Der thermische Widerstand an der Kontaktstelle wird reduziert und die vorhandene Kühllösung kann effektiver arbeiten.
TIM ist ein wichtiger Bestandteil eines durchdachten Wärmekonzepts
Der Einsatz eines geeigneten TIM kann sich auf das gesamte thermische Verhalten eines elektronischen Systems auswirken.
Eine niedrigere Bauteiltemperatur kann
- die Leistungsfähigkeit elektronischer Komponenten besser ausschöpfen
- temperaturbedingtes Throttling reduzieren
- die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen
- thermische Belastungen der Bauteile verringern
- die Lebensdauer der Elektronik verbessern.
Welche Arten von Wärmeleitmaterialien gibt es?
Je nach Anwendung stehen unterschiedliche Materialien zur Verfügung. Dazu gehören beispielsweise Wärmeleitpasten, Wärmeleitfolien, Pads, Gap Filler oder wärmeleitende Klebstoffe. Welches Material geeignet ist, hängt unter anderem von der Beschaffenheit und Größe der Kontaktflächen, dem erforderlichen Wärmeübergang, dem Abstand zwischen den Bauteilen sowie den mechanischen Anforderungen ab.
Eine weitere wichtige Frage lautet: Soll der Kühlkörper zusätzlich mechanisch befestigt werden oder soll das TIM gleichzeitig die Befestigung übernehmen? Für Anwendungen, bei denen Kühlkörper oder Chipkühler direkt mit elektronischen Komponenten verbunden werden sollen, bietet SEPA EUROPE hierfür zwei unterschiedliche Lösungen:
Wärmeleitfolie TCT
Die selbstklebende TCT-Wärmeleitfolie stellt eine thermische Verbindung zwischen elektronischem Bauteil und Kühlkörper her und ermöglicht gleichzeitig dessen Befestigung.
Die Folie besteht aus einem thermisch leitfähigen Acryl-Trägermaterial und ist auf beiden Seiten mit einer Klebeschicht versehen. Mit einer Dicke von 0,25 mm kann sie kleine Unebenheiten zwischen den Kontaktflächen ausgleichen. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt 1,0 W/(m·K). Gleichzeitig bietet das Material elektrische Isolation.
Die Handhabung ist unkompliziert. Die Schutzfolie wird entfernt, das Wärmeleitpad zwischen Bauteil und Kühlkörper positioniert und anschließend angepresst.
Damit eignet sich TCT besonders, wenn eine schnelle, saubere und platzsparende Montage gefragt ist. Zusätzliche mechanische Befestigungselemente können je nach Anwendung entfallen. SEPA EUROPE bietet TCT-Wärmeleitfolien in verschiedenen Standardabmessungen an. Darüber hinaus sind auch kundenspezifische Maße auf Anfrage möglich.
Wärmeleitkleber HERNON
Der wärmeleitende Klebstoff wurde speziell für die Verbindung wärmeerzeugender elektronischer Komponenten mit Kühlkörpern oder Leiterplatten entwickelt. Neben der Wärmeübertragung übernimmt der Klebstoff gleichzeitig eine mechanische Funktion und stellt eine dauerhafte Verbindung zwischen den Komponenten her.
HERNON wird zusammen mit einem Aktivator verarbeitet. Dabei werden Klebstoff und Aktivator nicht miteinander vermischt, sondern auf die jeweiligen Kontaktflächen aufgebracht. Anschließend werden die Komponenten zusammengefügt. Mit dem entsprechenden Aktivator erreicht der Klebstoff bereits bei Raumtemperatur innerhalb weniger Minuten eine erste Fixierung.
TCT oder HERNON? Welche Lösung ist die Richtige?
Welche TIM-Lösung optimal ist, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. SEPA EUROPE unterstützt Sie gerne bei der Auswahl und Auslegung geeigneter Kühllösungen. Sprechen Sie mit unseren Spezialisten über Ihre thermische Herausforderung!