Neu entwickeltes wärmeleitendes Material (TIM)

Leute,

die Herausforderung, Wärme aus Elektronikbaugruppen abzuleiten, ist beinahe so alt wie die hundertjährige Elektronikbranche. In der modernen Elektronik wird der überwiegende Teil der Wärme durch die integrierten Schaltungen (ICs) erzeugt und muss abgeleitet werden. Anderenfalls haben die ICs nur eine sehr kurze Lebensdauer. Diese problematische Wärmeübertragung schränkt die Konstruktion von Elektronikbauteilen häufig ein.

In vielen Fällen ist der thermische Pfad bzw. der Weg, den die Wärme von der integrierten Schaltung zu den wärmeableitenden Rippen zurücklegen muss, eine kritische Herausforderung beim Design. In der einfachsten Variante verläuft der thermische Pfad vom IC-Chip über ein wärmeleitendes Material (TIM) zur wärmeabführenden Wärmesenke, wie auf der Abbildung 1 zu sehen ist. Andere Pfade sind ebenfalls möglich, die Wärmebewegung ist bei allen jedoch ähnlich. Beispiele sind unter anderem Einbrenn- und thermoelektrische Kühleranwendungen.

Abbildung 1. Der einfachste thermische Pfad für eine IC ist oben abgebildet. Das TIM ist ein entscheidendes Teil dieses thermischen Pfads.

Obwohl das Konzept eines TIMs auf den ersten Blick trivial erscheinen mag, war die Entwicklung eines kostengünstigen, effektiven und einfach montierbaren TIMs jahrzehntelang eine Herausforderung. Das TIM muss sich sowohl an die Oberfläche der IC als auch der Wärmesenke anpassen und die Wärmesenke mit der IC verbinden, um die Wärme wirksam aus der IC abzuleiten. Falls das TIM einen Luftspalt zulässt, ist der thermische Pfad unzureichend und die IC überhitzt sich.

Jahrelang wurde thermische Paste als TIM eingesetzt. Diese weist jedoch den Nachteil auf, ein schlechter Wärmeleiter zu sein. Außerdem ist die Aufbringung der thermischen Paste ein schmutziges Verfahren.

Inzwischen wurde ein neues Produkt entwickelt, um diese TIM-Herausforderungen zu bewältigen. Es handelt sich um eine dünne Folie aus Aluminium, einem der besten Wärmeleiter, die mit einer silikonfreien Wärmeleitpaste beschichtet ist. Dieses TIM besitzt nicht nur eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, sondern lässt sich auch problemlos aufbringen. Das neue TIM wurde bereits erfolgreich in einigen Einbrenn- und thermoelektrischen Kühleranwendungen eingesetzt.

Danke,

Dr. Ron