Pyrolytische Grafitfolie

Leitet Hitze auf engstem Raum ab

11. Juli 2017, 10:25 Uhr | Von Annette Landschoof, Produktmanagerin Schukat
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Funktionsweise der PGS

Die synthetische Folie mit 10 µm bis 100 µm Dicke wird aus einem Polymer mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit von 700 bis 1950 W/mK hergestellt. Damit übertrifft sie Kupfer in diesem Punkt um das Fünffache, Aluminium um das Siebenfache. Verglichen mit anderen Silikon- und Grafit-Produkten weist die Pyrolytische Grafitfolie einen deutlich geringeren Wärmewiderstand auf. Nur Silikonfett hat eine noch geringere Wärmeresistenz, jedoch mit dem Nachteil, dass dieses Fett mit der Zeit trocknet und seine Effektivität verliert. So erschwert es eine gleichmäßige Verwendung und sorgt bei der Anwendung für abweichende Ergebnisse.

Panasonic
Thermische Schnittstelle: Die Pyrolytische Grafitfolie vermindert den thermischen Widerstand und verteilt die Wärme.
© Panasonic

Die Folienstücke sind sehr anpassungsfähig und lassen sich mit einem Krümmungsradius von 2 mm um 180 Grad biegen, auch wiederholtes Biegen mit bis zu 3000 Biegezyklen ist möglich. Nur ein Knicken wird nicht empfohlen, um die Wärmeleitfähigkeit der PGS nicht zu beeinflussen. Aufgrund seiner Stabilität und Resistenz gegen Umwelteinflüsse zeigt das Material auch nach Jahren keinen Verschleiß. Für den Einsatz in kompakten Elektronikgeräten zur effizienten Wärmeverteilung lässt sich die flexible Folie je nach Bedarf zuschneiden, in komplexe dreidimensionale Formen biegen und einfach auf die Hitzequelle kleben. Ermöglicht wird dies durch die Grafitbögen: Sie haben die Sechskantstruktur eines Kristalls und bestehen aus einer zweidimensionalen Kohlenstoffmatrix, d.h. sie sind gleichmäßig in einer horizontalen 2D-Struktur angeordnet.

Mit der Soft-PGS wurde nun ein Material hergestellt, das mit 200 μm Dicke eine komprimierbare Variante der herkömmlichen PGS-Folie darstellt. Es lässt sich noch besser an unebene und raue Oberflächen anpassen und wurde als thermisches Interface-Material insbesondere für IGBT-Module entwickelt. Dank eines Sinterprozesses entsteht bei der Soft-PGS eine viel größere Schicht mit Hohlräumen als bei der regulären PGS, was eine deutlich höhere Kompression von bis zu 40 % ermöglicht. Diese hohe Kompressionseigenschaft der Soft-PGS hilft dabei, den Wärmewiderstand auf sehr engem Raum zu reduzieren. Damit eignet sie sich ideal zur Reduzierung des Wärmewiderstands zwischen einem Kühlkörper und einem IGBT-Modul. Aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und thermischen Stabilität gewährleistet die Soft-PGS eine lange Lebensdauer des IGBT-Moduls. Außerdem ist sie einfach zu installieren und hat somit deutlich geringere Arbeits- und Installationskosten als etwa thermisches Fett oder Phasenwechselmaterial.

Distributoren wie Schukat electronic bieten ein Sortiment an Soft-PGS-Standardfolien für verschiedene IGBT-Module unterschiedlicher Hersteller an. Erhältlich ist die reguläre PGS außerdem mit und ohne wärmestabiler Klebefläche als Grafitbogen sowie als Folienstück. Für noch größeren Isolationsbedarf ist das PET-Tape die richtige Wahl. Im Verbund mit hoch thermischem Elastomerharz absorbiert die PGS die Wärme und ermöglicht eine bessere Bindung an die Komponente auf der Elektronikplatine.


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  2. Funktionsweise der PGS

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