Die Lösung für heiße Fälle

Durch die Etablierung neuer Technologien und die zunehmende Miniaturisierung elektronischer Komponenten ist die Nachfrage nach Wärmeleitpasten vor allem in den letzten Jahren stark angestiegen (Bild: Scheugenpflug AG)

31.10.2017 Die Lösung für heiße Fälle

Wärmeleitpasten richtig dosieren

von Rainer Haslauer (Scheugenpflug GmbH)

Über eine Tonne schwer und so groß, dass er ein ganzes Wohnzimmer füllte: Der Z3 von Konrad Zuse, der erste programmgesteuerte Rechner der Welt, besaß zwar nur eine Speicherkapazität von 64 Worten, konnte aber in drei Sekunden multiplizieren, dividieren und Quadratwurzeln ziehen. Zum Vergleich: Heutzutage verfügt sogar ein handelsübliches Smartphone über mehr Rechenleistung als der Apollo Guidance Computer (AGC) – der Bordcomputer, der die Apollo-Raumsonde 1969 zum Mond steuerte. Elektronische Geräte und Bauteile sind mittlerweile nicht nur im industriellen Umfeld unverzichtbar geworden, sie sind auch zentraler Bestandteil unseres täglichen Lebens. Angesichts immer kleinerer Bauformen und steigender Leistungsdichten rückt das Thema Wärmemanagement immer stärker in den Fokus. Wärmeleitende Pasten bieten hier zahlreiche Vorteile – wenn die richtige Dosiertechnik zum Einsatz kommt.

Bei Wärmeleitpasten handelt es sich um hochabrasive, mit speziellen Füllstoffen angereicherte Vergussmedien, die einen zuverlässigen Wärmetransfer zwischen zwei Körpern sicherstellen – z.B. zwischen einer Platine und einem Kühlkörper. Auf diese Weise tragen sie dazu bei, Leistungsabfälle und Defekte durch Überhitzung bei elektronischen Bauteilen zu verhindern. Häufig werden diese Materialien auch als Gap Filler oder thermische Interface-Materialien (TIM) bezeichnet. Gebräuchlich sind 1K- oder 2K-Vergussmassen auf Basis von Silikon, Epoxid oder Polyurethan. Durch die Zugabe von Additiven oder Füllstoffen lassen sich die Eigenschaften von Wärmeleitpasten gezielt modifizieren und an die jeweilige Anwendung anpassen.

Wärmeleitende Pasten (Bild 1) werden im Automobilbereich, in der Elektro- und Elektronikindustrie, im Bereich der E-Mobility sowie in zahlreichen weiteren Branchen eingesetzt. Gerade in den letzten Jahren ist die Nachfrage nach diesen Materialien stark angestiegen. Dies ist u.a. auf die Etablierung neuer bzw. die rasante Weiterentwicklung bewährter Technologien zurückzuführen. Ein Beispiel dafür ist die LED-Technologie.

Die Lebensdauer von LEDs ist stark abhängig von ihrer Betriebstemperatur. Zwar werden die Leuchtdioden häufig als „kalte Strahler“ bezeichnet, allerdings setzen sie tatsächlich nur rund 40% der aufgebrachten elektrischen Energie in sichtbares Licht um. Der Rest ist Abwärme, welche die LED-Emitter schädigen bzw. sogar zerstören kann. Hier kommen häufig Wärmeleitpasten oder -kleber zum Einsatz, die die thermische Kontaktierung zwischen Emitter und Kühlkörper übernehmen. Auch Parameter wie Helligkeit und Farbkonstanz hängen von der Umsetzung eines effizienten Wärmemanagements ab. Da das menschliche Auge in der Lage ist, selbst sehr kleine Unterschiede im Bereich der Farbtemperatur zu unterscheiden, sollte auch deshalb auf eine funktionierende Wärmeableitung geachtet werden.