Fest statt flüssig

Für die wärmetechnische Kontaktierung eignen sich auch wärmeleitende Silikonfolien (Bild 2). Das Basismaterial Silikonkautschuk erzielt durch Beigabe verschiedener wärmeleitfähiger Füllstoffe wie Aluminiumoxyd oder Keramik ein solides Verhältnis zwischen Wirtschaftlichkeit und Performance. Die weichen Materialien passen sich gut an die Unebenheiten der Oberflächen und Fertigungstoleranzen an. Wärmeleitfolien aus Silikonelastomer, aber auch silikonfreie Varianten bieten Hersteller standardmäßig in den dünneren Ausführungen von 0,1 bis zu 0,3 mm mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,9 bis 3 W/m·K.

Bild 2: Auf Applikationen angepasste Silikonfolien liefern ein optimales Verhältnis zwischen Wirtschaftlichkeit und Performance.

Bild 2: Auf Applikationen angepasste Silikonfolien liefern ein optimales Verhältnis zwischen Wirtschaftlichkeit und Performance. Fischer Elektronik

Die unterschiedlichen Varianten einigen sich besonders für den Ausgleich von kleineren Fertigungstoleranzen und sind neben der Lieferform als Plattenmaterial ebenfalls als Rollen-, Kappen- und Schlauchmaterial erhältlich. Optional können Anwender die dünneren Kontaktmaterialien auch mit Glasfasern verstärken lassen, wodurch diese formstabil und druckbeständig werden. Eine direkte Montage der Wärmeleitfolien in der Applikation wie beispielsweise bei einer vertikalen Positionierung ist durch das Aufbringen einer Haftbeschichtung gegeben. Ein hoher Temperaturbereich, gute elektrische Durchschlagsfestigkeit, chemische Stabilität und Alterungsbeständigkeit zeichnen die Silikonfolien außerdem aus.

Bild 3: GEL-Folien liefern Anpassungsmöglichkeiten von Kontaktpaarungen mit größeren Fertigungstoleranzen und Bauteildifferenzen.

Bild 3: GEL-Folien liefern Anpassungsmöglichkeiten von Kontaktpaarungen mit größeren Fertigungstoleranzen und Bauteildifferenzen. Fischer Elektronik

Die dickeren Varianten dieser Silikonfolien, sogenannte Gap-Filler, haben üblicherweise Materialstärken von 0,5 bis 5 mm und bestehen ebenfalls aus weichen Silikonelastomeren. Die verschiedenartigen GEL-Folien finden häufig zum Ausgleich größerer Bauteildifferenzen Anwendung. Je nach Shore-Härte und aufgebrachtem Druck sind diese bis zu der Hälfte der Materialstärke komprimierbar. GEL-Folien weisen ein sehr geringes Kompressionsmodul auf und passen sich hierdurch an die Konturen der zu kontaktierenden Oberflächen an (Bild 3), sobald sie leicht zusammengedrückt oder mit Druck beaufschlagt werden.

Wärmeleitfolien als Thermal-Interface-Materialien

Bild 4: Herstellung von kundenspezifischen Zeichnungsteilen in Bearbeitungszentren. Fischer Elektronik

Die hierfür erforderlichen Drücke müssen groß genug sein, um eine Komprimierung des Materials zu erreichen und langfristig im gesamten Toleranzbereich der Applikation eine thermische Kontaktierung zu gewährleisten. Andererseits darf der aufgebrachte Druck nur so hoch sein, dass eine Beschädigung der Leiterplatte, der Lötverbindungen oder sogar der Bauteile ausgeschlossen ist. Durch das richtige Zusammenspiel von Druck, Kompression, Materialdicke und auszugleichender Toleranz liefern Gap-Filler einen thermisch optimalen Wärmeübergangswiderstand. Kundenspezifische Ausführungen, Geometrien, Zuschnitte und Modifikationen sind aufgrund des elastischen Materials und dessen mechanischer Bearbeitbarkeit relativ einfach mit Stanzautomaten oder Schneidcutter herzustellen (Bild 4).

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