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Kühlemente und komplette Aggregate

IGBTs mögen keine Hot Spots


Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Hochwärmeleitende Softsilikonfolie

Heatpad KU-TCAF
Bild 1. Der Produktname Heatpad KU-TCAF steht für eine weiche, mit wärmeleitender Keramik gefüllte Softsilikonfolie.
© Aavid Kunze

Die Firma Aavid Kunze entwickelt und produziert eine Vielzahl an Wärmemanagement-Produkten. Das Unternehmen entstand aus dem Zusammenschluss der beiden Firmen Aavid und Kunze Folien im Mai 2015 und erweitert seither sein Portfolio gezielt mít neuen Produkten; beispielsweise mit Heatpad KU-TCAF (Bild 1), das als weiche, mit wärmeleitender Keramik gefüllte Softsilikonfolie mit Eigenschaften aufwartet wie hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Durchschlagsfestigkeit und hohe Elastizität.

Des Weiteren minimiert dieses Interface-Material den thermischen Gesamtübergangswiderstand, der sich zwischen Wärmequelle und Wärmesenke zwangsläufig bildet. KU-TCAF ist beidseitig selbsthaftend und ist in verschiedenen Dicken zwischen 0,5 und 5 mm lieferbar. Die als Matten mit einem Flächenmaß von 300 mm × 400 mm hergestellten Folien können entsprechend  den Kundenvorgaben in beliebigen Zuschnitten und Formen geliefert werden. Das Material selbst ist nicht brennbar gemäß UL 94 VO.

Selbstnivellierendes Material fließt in feinste Zwischenräume

Relevante Anbieter

Gap Filler 1400SL
Bild 2. Als zweikomponentiger, flüssiger und silikonbasierter Spaltfüller kann der Gap Filler 1400SL eine sehr niedrige Viskosität vorweisen.
© Henkel Adhesive Technologies

Ein weiteres Unternehmen, das sich bis zur Firmenübernahme im September 2014 noch „The Bergquist Company“ nannte, war und ist in Chanhassen aus dem US-Bundesstaat Minnesota beheimatet. Heute agiert der Betrieb als integraler Bestandteil der Henkel Adhesive Technologies und baut sein bestehendes Spektrum an Wärmeleitmaterialien weiter aus. Zu den Neuheiten der jüngeren Vergangenheit zählt der Gap Filler 1400SL (Bild 2). Hinter dieser recht nüchternen Produktbezeichnung verbirgt sich ein innovatives Wärmeschnittstellenmaterial, das eine gegenüber herkömmlichen, selbst nivellierenden Produkten vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit vorweisen kann.

Als zweikomponentiger, flüssiger und silikonbasierter Spaltfüller bietet 1400SL zudem eine sehr niedrige Viskosität und ist so in der Lage, auch sehr enge und speziell geformte Strukturen zu umfließen und feinste Spalten zu füllen, um eine hervorragende Wärmübertragung zu gewährleisten. Dank seiner Wärmeleitfähigkeit von 1,4 W/m×K verbindet der Gap Filler zwei Eigenschaften, die sich früher gegenseitig ausschlossen – ein hoher Wärmeleitwert und eine herausragende Fließfähigkeit.

Nach dem Vernetzen ist Gap Filler 1400SL außergewöhnlich weich, wodurch das Material Spannungen aufnehmen kann, die durch verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten entstehen. Zudem wirkt das Produkt stoßdämpfend, was insbesondere bei empfindlichen Baugruppen von Vorteil ist. Das Material ist ideal geeignet für verschiedene Anwendungen – beginnend bei FETs über industrielle Steuerungen mit wechselnden Lasten bis hin zur Fahrzeugelektronik, z.B. Gleichspannungswandler für Hybridautos.

Wärmeleitlösung für extrem schmale Zwischenräume

Soft-PGS
Bild 3. Soft-PGS verbesert die Wärmekopplung zwischen Wärme erzeugenden Bauteilen und Wärme ableitenden Elementen.
© Panasonic Automotive & Industrial Systems Europe

Panasonic Automotive & Industrial Systems Europe hat ein hoch komprimierbares Thermoschnittstellenmaterial (TIM) vorgestellt, das den Kontakt-Wärmewiderstand zwischen Komponenten mit rauen Oberflächen und äußerst geringem Abstand zueinander reduziert. Soft-PGS (Bild 3) verbessert die Wärmekopplung zwischen Wärme erzeugenden Bauteilen (Wärmequellen) und Wärme ableitenden Elementen (Kühlkörper).

Das Thermoschnittstellenmaterial (TIM) ist eine Hauptkomponente bei einer Vielzahl von leistungselektronischen Systemen. Die von Halbleitern erzeugte Wärme muss zu einem Kühlkörper geführt und dort an die Umgebung abgegeben werden. Soft-PGS ist eine 200 µm dicke pyrolytische Grafitfolie, die als TIM für IGBT-Halbleiterbauelemente eingesetzt wird. Die gute Kompressibilität um 40 % macht Soft-PGS zu einer erstklassigen Lösung zur deutlichen Reduzierung des Wärmewiderstands zwischen einem Kühlkörper und einem IGBT-Bauelement.

Die nur 200 µm dicke Folie der Lösung lässt sich problemlos verarbeiten und anbringen. Dadurch verursacht Soft-PGS wesentlich geringere Arbeits- und Installationskosten als Wärmeleitpasten oder Phasenwechselmaterialien. Soft-PGS ist thermisch stabil bis 400 °C und äußerst zuverlässig bei starken Wärmezyklen (–55 bis +150 °C). Die Wärmeleitfähigkeit beträgt 400 W/mK in X-Y-Richtung und 30 W/mK in Z-Richtung.

Erweiterte Auswahl an Peltierelementen

Telemeters Spektrum
Bild 4.Telemeters Spektrum enthält u.a. Premium-Peltierelemente mit einem ΔT bis 75 K.
© Telemeter Electronic

Für Wärmemanagment-Aufgaben eignen sich zudem auch Peltierelemente – also Halbleiterbauelemente, die als thermoelektrische Wärmepumpen arbeiten (Bild 4). Beim Anlegen von elektrischer Spannung wird das Halbleiterelement angeregt und es kommt zum Wärmetransport. Das heißt, dass Wärme von einer Seite auf die andere transportiert wird. Peltierelemente können somit zur Kühlung oder durch Spannungsumpolung auch zur Temperierung verwendet werden.

Ein in Bezug auf Peltierelemente recht breit gefächertes Produktportfolio hat die Firma Telemeter Electronic im Programm; das Spektrum beginnt bei Premium-Peltierelementen mit einem ΔT bis 75 K, enthält ferner Hochleistungselemente mit bis zu 340 W Pumpleistung sowie Cycling- bzw. Hochtemperaturelemente für +175 °C und schließt mit Miniatur-Elementen mit einer Kantenlänge von lediglich 1,8 mm ab. Das Lieferprogramm umfasst in summa ca. 500 verschiedene Peltierelemente. Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit, auch kundenspezifisch angepasste Ausführungen zu fertigen.


  1. IGBTs mögen keine Hot Spots
  2. Hochwärmeleitende Softsilikonfolie
  3. Powerblock-Kühligel mit hoher Wärmeleitfähigkeit
  4. EC-Lüfter und -Kühlmodule benötigen 80 % weniger Energie

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