International - English
Nederland - Nederlands
België - Nederlands
Erfolgreicher Einsatz von TIM: die wichtigsten Schwerpunkte
Tipps zur Auswahl des richtigen TIM
Thermisch leitfähige Materialien (Thermal Interface Materials, TIMs) sind entscheidend für eine effiziente Wärmeübertragung in elektronischen Anwendungen. Die richtige Auswahl zu treffen, geht jedoch über den bloßen Vergleich von Datenblättern hinaus. Produktionsbedingungen und praxisnahe Tests spielen eine ebenso große Rolle.
Die Auswahl eines geeigneten TIMs für eine bestimmte Komponente und Betriebsbedingungen ist komplex. Darüber hinaus muss das Material über die gesamte Lebensdauer hinweg zuverlässig funktionieren. Das bedeutet: testen, messen und simulieren – unter realen oder beschleunigten Bedingungen – um sicherzustellen, dass das gewählte TIM dauerhaft wirksam bleibt.
Die Bedeutung der Auftragsmethode
Bei der Auswahl eines Produkts für das Wärmemanagement muss stets die Applikationsmethode in der Produktionsumgebung berücksichtigt werden, da die Dicke und Gleichmäßigkeit eines Wärmeleitmaterials (TIM) einen erheblichen Einfluss auf die Effektivität der Wärmeübertragung haben können.
Ein Produkt, das unter Laborbedingungen getestet wurde, verhält sich daher möglicherweise nicht identisch mit einem Material, das in der Produktion aufgetragen wird.
Aus diesem Grund ist die auf dem Papier am besten geeignete Wahl nicht unbedingt die optimale, wenn man die Art der Anwendung – manuell oder vollautomatisch – berücksichtigt.
Thermischer Widerstand von TIM
Der thermische Widerstand hängt nicht nur von der Wärmeleitfähigkeit des Bulk-Materials ab, sondern berücksichtigt auch die Leistung des Produkts unter realen Einsatzbedingungen, einschließlich der Schichtdicke und des Kontaktwiderstands an den beiden Grenzflächen.
Die gebräuchlichste Methode zur Bewertung der Leistung eines wärmeleitenden Produkts besteht darin, den thermischen Widerstand zwischen Komponente und Kühlkörper mit und ohne das aufgetragene TIM zu messen.
Eine weitere häufig verwendete Methode ist die Messung der Betriebstemperatur des Geräts oder Bauteils – ebenfalls mit und ohne das aufgetragene TIM.
Der Einfluss der Viskosität
Die anfängliche Viskosität eines Materials für das Wärmemanagement kann die Applikationsmethode erheblich beeinflussen.
Beim Siebdruck bestimmt beispielsweise die Maschenweite die Dicke der aufgetragenen Paste.
Ist die Paste zu zähflüssig, kann sie sich nicht gleichmäßig über das Sieb verteilen, wodurch die gewünschte Schichtdicke nicht erreicht wird.
Ebenso kann bei Dosieranwendungen ein Produkt mit zu niedriger Viskosität sich zu stark ausbreiten und in unerwünschte Bereiche fließen.
Vibrationen und TIM
In Anwendungen mit Vibrationen kann das TIM verrutschen, insbesondere wenn es nicht vollständig eingeschlossen ist. Dadurch entstehen Lufteinschlüsse, die die Wärmeübertragung im Laufe der Zeit beeinträchtigen. Bei spaltfüllender Anwendungen – insbesondere mit nicht aushärtenden Materialien – ist dieser Effekt besonders ausgeprägt.
Wenn Vibrationsprüfungen an der Leiterplatte durchgeführt werden müssen, sollten diese stets mit dem gewählten TIM wiederholt werden, um mögliche Leistungsänderungen frühzeitig zu erkennen.
Fünf Tipps für den Erfolg
- Ein nicht getestetes TIM kann zu enttäuschender Leistung im Endprodukt führen. Daher sollten die folgenden fünf Punkte für ein erfolgreiches Wärmemanagement beachtet werden:
- Berücksichtigen Sie externe Einflüsse wie Temperaturschwankungen und Vibrationen.
- Passen Sie den Produktionsprozess an die erforderlichen Stückzahlen an.
- Überprüfen Sie das Leiterplattendesign: Vermeiden Sie zu große Spaltmaße an den Schnittstellen.
- Beachten Sie die auf der Leiterplatte vorhandenen Materialien, insbesondere Bauteile mit hohen CTE-Werten (Coefficient of Thermal Expansion).
- Testen Sie immer unter realen oder simulierten Endanwendungsbedingungen.