Kühl-/Wärmemanagement Wärme isolieren bzw. beiseite schaffen

Bei Elektronikmodulen sind die Entwickler darum bemüht, größere Wärmemengen schnellstmöglich abzuleiteN. Es gibt aber auch Applikationen, bei denen es wichtig ist, Wärme an Ort und Stelle festhalten zu können. Für beides gibt es bei Panasonic Automotive & Industrial Systems clevere Produktlösungen.

Die bei Elektronikapplikationen fortschreitende Miniaturisierung bei zugleich steigender Leistungsfähigkeit hat dazugeführt, dass das Thema Wärmemanagement mit jedem neuen Design immer wichtiger wird. Zwangsläufig bemühen sich immer mehr Komponenten- und Gerätehersteller, clevere abwärmespezifische Innovationen zu entwickeln, die nicht nur in tragbaren Elektronikgeräten, sondern auch bei CPU-Chipsets, Energieumwandlern und anderem mehr zum Einsatz kommen. Meist geht es darum, Heat Spots zu vermeiden, was vor allem bei Anwendungen heikel wird, wenn über der bestückten Leiterplatte im Innern des Elektronikgerätes weniger als 1 mm Höhe für den Wärme-Abtransport zur Verfügung steht. Zahlreiche Beispiele dafür liefern der Smart­phone- und Tablet-Markt sowie auch wiederaufladbare Lithium-Akkus, die den zu versorgenden Elektronikbaugruppen unmittelbar aufliegen. Bei Letzteren ist eine platzsparende und effektive Hitze-Isolation das erklärte Designziel; für beide Bereiche hat Panasonic Automotive & Industrial Systems mit den Produkten PGS und NASBIS eine geeignete Antwort parat.

Graphitfolie als Wärme-Ableiter

Bei der als PGS bezeichneten pyrolytischen Graphitfolie (Pyrolytic Graphite Sheet, Bild 1, siehe Bildergalerie unten) handelt es sich um eine ultraleichte Folie, deren thermische Leitfähigkeit fünfmal höher ist als die von Kupfer. Das in der Folie verwendete Graphit hat eine kristallähnliche Struktur, wobei die atomaren Schichten des Graphitgitters einen wesentlich größeren Abstand voneinander haben als die Atome innerhalb einer Schicht. Sie werden deshalb nur durch schwache Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten.

Als Folge ist Graphit ein sehr weiches und formbares Material mit einem starken anisotropischen Verhalten. Es lässt sich durch thermische Zersetzung aus einer Polymerfolie herstellen. Durch ihre hohe Biegsamkeit kann man die Folie leicht schneiden und in komplexe dreidimensionale Formen falten. Anschließend kann es auf die Wärmequelle geklebt werden und so die Wärme verteilen bzw. ableiten. PGS ist nicht nur sehr dünn, sondern es verfügt über eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit von 700 bis 1950 W/mK – je nach Stärke (Bild 2, siehe Bildergalerie unten).

Mit einem Biegeradius von 2 mm lassen sich PGS-Blätter mehr als 3000 Mal um 180° durchbiegen. Die thermische Leitfähigkeit bleibt davon unberührt – solange scharfe Knicke vermieden werden. PGS ist ein sehr stabiles Material, das widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse ist und keine altersbedingten Verschleißerscheinungen aufweist. Die PGS-Folie wird zur Ableitung von Wärme von einer Wärmequelle bzw. zur Wärmeverteilung/-streuung von einem Quellpunkt (A > B) – so wie in (Bild 3, siehe Bildergalerie unten) veranschaulicht – verwendet.

Bilder: 3

Graphitfolie als Wärme-Ableiter

Graphitfolie als Wärme-Ableiter