Elektronische Bauteile sicher schützen und verkapseln

Im Zuge der Miniaturisierung elektronischer Baugruppen werden immer höhere Beständigkeiten gefordert, um zuverlässig die Funktionsfähigkeit des Bauteils sicherzustellen. Hier haben sich die Raum-Temperatur-Vernetzenden (RTV) Silikonelastomere bewährt und auch im Markt etabliert. Die Elastomer-Typen werden nach Art und Vernetzungsmechanismus unterschieden. Besonders 2-Komponenten-Additionsvernetzende Systeme erfüllen die Anforderungen der Elektronikindustrie und bieten im Elektroverguss Vorzüge – vor allem durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit sowie sehr gute elektrische und thermische Eigenschaften. Silikonelastomere sind darüber hinaus beständig gegenüber Witterung sowie UV-Strahlung. Sie besitzen eine gute Flammbeständigkeit und zeigen ein vorteilhaftes Brandverhalten.

Vergussmassen

Wärmeleitende Vergussmassen von CHT wie das SE 3000 und QSil 553 sind dann einsetzbar, wenn Wärme aus einer bestimmten Anzahl von Bauteilen innerhalb eines einzelnen Geräts abgeleitet oder Hotspots vermieden werden sollen. Die Flexibilität der Silikone verhindert, dass empfindliche elektronische Bauteile auch bei hohen Temperaturschwankungen starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Neben der Wärmeableitung sorgen Silikonvergussmassen auch für einen Schutz gegen widrige Umgebungsbedingungen, Vibration und Temperaturschock.

Elektronische Verkapselung

Mit Hilfe von wärmeleitenden Klebern wie Silcoset oder der AS 18-Reihe von CHT können Bauteile dauerhaft mit allen Formen von Kühlkörpern verbunden werden, ohne zusätzliche mechanische Befestigung. Haben die Materialien der Bauteile und Kühlkörper einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, können sich während der thermischen Zyklen mikroskopisch kleine Lufteinschlüsse bilden, die dennoch zu einem Hitzestau führen. Durch den Einsatz eines flexiblen Silikonklebers kann dies verhindert und eine optimale Wärmeabfuhr unter allen Umständen ermöglicht werden. Mit Silikonklebern lassen sich auch Dichtungsringe bilden, die das Austreten oder Eindringen von flüssigen, festen oder gasförmigen Medien verhindern.

Klebstoffe auf Silikonbasis bieten Schutz vor Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen
und leiten gleichzeitig Wärme von den Komponenten ab. CHT

Silikonkleber basieren auf zwei chemischen Systemen:

Kondensationsvernetzende (RTV) Silikonkleber

• 1-K-Systeme, die bei Raumtemperatur vernetzen
• 2-K-Systeme mit einer beschleunigten Vernetzung bei Raumtemperatur

Additionsvernetzender Silikonkleber

• 1-K-Systeme, die schnell vernetzend sind, dazu jedoch Wärme benötigen
• 2-K-Systeme, die durch Wärmezufuhr beschleunigter vernetzen

Gap Fillers

Gap Fillers wie die Silcotherm-Produkte von CHT sind sehr weiche, wärmeleitende 1:1 pastöse Silikone, die für den Einsatz als flexibler Spaltfüller in elektronischen Baugruppen entwickelt wurden. Sie können insbesondere dort eingesetzt werden, wo es eine große Toleranz (von mehreren Millimetern bis fast Null) zwischen Bauteil und Kühlkörper gibt. Durch das leichtklebende und flexibel bleibende, vernetzte Material wird eine gute Anbindung geschaffen, bei der es unter Druck zu keinen Spannungsrissen kommt. Für ein leichtes Handling erfolgt die Lieferung der Gap-Filler in Semco-Doppelkartuschen mit statischem Mischer, die in der Elektronikindustrie weit verbreitet sind.

Gap Fillers empfehlen sich für Anwendungen, bei denen es neben der Wärmeleitfähigkeit besonders auf den Ausgleich von extremen Toleranzen und Spalten ankommt. CHT

Hauptmerkmale

• Sehr weich
• Gute Wärmeleitfähigkeit mit einem geringen Anteil flüchtiger Stoffe
• Praktische Doppelkartusche für eine einfache Anwendung
• Bleibt innerhalb einer großen Temperaturspanne flexibel

Wärmeleitpasten

Wärmeleitpasten aus Silikon vernetzen nicht, haften nicht und bewahren ihre physikalischen Eigenschaften. Der Vorteil einer Wärmeleitpaste verglichen mit einem Kleber ist die leichte Entfernbarkeit. Wärmeleitpasten werden in sehr dünnen Schichten aufgetragen, um die Unebenheiten der Substrate auszugleichen. Das Bauteil wird mechanisch fixiert und die Wärmeleitpaste wird zum Auffüllen unebener Oberflächen, zur Beseitigung von Luftspalten und daher zu einer verbesserten Wärmeabfuhr eingesetzt. Die silikonbasierten Wärmeleitpasten bleiben bei Ge-brauch stabil und sind auch hochtemperaturstabil.

Prinzip der Wärmeübertragung

Die meisten elektronischen Bauteile erzeugen während ihres Einsatzes Wärme. Diese unerwünschte Wärme muss von den Bauteilen abgeführt werden, damit diese leistungsfähig bleiben und eine längere Lebensdauer ermöglichen. Mittlerweile ist eine effektive Wärmeübertragung zu einer entscheidenden Grundvoraussetzung für die Konstruktion von elektronischen Baugruppen geworden, da diese immer kleiner und leistungsfähiger werden. Dies wird besonders bei Mikrochipprozessoren, LEDs und Netzteilen deutlich.

Auch wenn sich diese im Design unterscheiden, so handelt es sich im Wesentlichen um das gleiche Aufbauprinzip. Sie bestehen aus einer Form von Kühlkörpern in einer Baugruppe, beziehungsweise das Gehäuse wird selbst einfach dazu benutzt. Damit die Wärme abgeführt werden kann, muss ein effektiver Weg zwischen der Wärmequelle und dem Kühlkörper hergestellt werden. Die Schnittstelle zwischen Kühlkörper und Bauteil erfordert den Einsatz von wärmeleitfähigen Materialien, da ohne deren Einsatz ein Luftspalt jeglicher Größe isolierend wirkt und dadurch die Wärmeübertragung verhindert. Silikonpolymere werden mit mikroskopisch kleinen, thermisch leitfähigen Partikeln vermischt. Die Kombination aus diesen beiden erzeugt Kleber und andere wärmeleitende Materialien, die im Vergleich zu anderen organischen und epoxidbasierten Produkten sehr flexibel, dehnbar und temperaturbeständig sind. Je nach geforderter Wärmeleitfähigkeit, mechanischen Maßgaben, Ar-beitsbedingungen und Produktionsverfahren wird die passende Wärmeleitpaste ausgewählt.