WÄRMELEITFOLIEN

Wärmeleitfolien, auch Wärmeleitfilme, sind Folien, die aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit optimal dazu geeignet sind, Wärme von Leistungskomponenten in elektronischen Anwendungen abzuleiten. Die Folien sind sehr dünn und bestehen in der Regel aus Silikon, Grafit oder Phase-Change-Material (PCM). Letztere zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich der Kontaktfläche unter Druck anpassen, indem sie bei Wärme schmelzen. Alle Typen haben das Ziel, den thermischen Kontaktwiderstand zu minimieren.

Wärmeleitfolien haben die Eigenschaft, dass sie sich unter Druck an die Kontaktflächen anschmiegen. Sie passen sich optimal der Wärmequelle an und sorgen durch Anschmiegung oder Benetzung für die effektivste Kontaktfläche. So wird eine Wärmeleitschicht erzeugt, die Spalte und Luftlöcher verhindert und deshalb optimal arbeitet: Durch sie gelangt die Wärme der Wärmequelle zum Kühlkörper, der Temperaturunterschied (∆T) zwischen beiden wird minimiert. Einige Wärmeleitfolien haben anisotrope Wärmeleitfähigkeiten in z- und Planrichtung (x-y) wodurch entweder die Wärmedurchleitung (z) oder die Wärmespreizung (x-y) maximiert werden.

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Wärmeleitfolien zum Einsatz.

Am häufigsten eingesetzt werden dielektrische Wärmeleitfolien, zum Beispiel auf Silikonbasis. Durch die Einbringung von elektrisch Trägern mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit in Form von speziell angeordneten eingebrachten High-End Keramikfüllern etwa Aluminiumoxid, Alumimiumhydroxid oder Bornitrid sowie Mischungen daraus wird die Wärmeleitfähigkeit maximiert. Spezielle Eigenschaften der Folienoberflächen und die Behandlung der Flächen sorgen für den bestmöglichen Kontakt der Wärmeleitfolien so dass Wärme optimal und schnell und ohne große Wärmeverluste an den angebrachten Kühlkörper abgeben werden kann – während gleichzeitig elektrisch isoliert wird.

Oft werden auch reine Elektroisolierfolien zu den Wärmeleitfolien gezählt z.B. in Form von Kapton MT® oder anderen Poylimiden, deren Leitfähigkeit durch Einbringung von Füllstoffen verbessert ist. Sie verfügen meist über eine noch höhere elektrische Isolationsfestigkeit als dielektrische Wärmeleitfolien und lassen sich einfach verarbeiten. Ob sie sich allerdings der Oberfläche der zu bedeckenden Leistungskomponente anpassen, hängt von der Materialzusammensetzung der jeweiligen Isolierfolie ab. In Einzelfällen werden Isolierfolien daher mit speziellen Beschichtungen u.a. aus Phase Change Compounds oder Wärmeleitklebern kombiniert.

EMV-Abschirmung

Weit verbreitet ist die Auffassung, dass es sich bei Wärmeleitfolien um metallische Folien mit Elektronen basierter Wärmeleitung handelt. Diese gibt es auch, zum Beispiel in Form von Naturgrafit und als leistungsmäßig optimierte Version pyrolytischem Grafit. Hier profitiert man zusätzlich von einer gewissen EMV-Abschirmung für elektromagnetische Verträglichkeit. Diese Abschirmung ermöglicht es, die Leistungskomponente vor elektromagnetischen Störungen aus der Umgebung besser zu schützen und andersherum. Grafitfolien weisen durch ihre flockenförmige Struktur anisotrope Wärmeleitfähigkeiten in der Folienebene (x-y-Ebene) und Senkrechten (z-Richtung) auf. Dadurch kann Wärme aus punktförmigen Wärmequellen, Hot Spots, über die Folien gespreizt und gerichtet abgeleitet werden.

Vor dem Einsatz einer Wärmeleitfolie wird diese oft mit anderen Wärmeleitmaterialien verglichen. Ob sich Wärmeleitfolien, Wärmeleitpads oder auch Gap Filler Pads besser eignen, hängt oft von der Art der Anwendung und dem zu überbrückenden Platz und der Geometrie der Anwendung sowie deren Mission Profile zusammen. Interessant ist der Vergleich mit Wärmeleitpaste.

Wärmeleitpaste ist pastös

Die Unterschiede liegen auf der Hand: Wärmeleitpaste ist pastös und daher schwieriger in der Anwendung. Bei großer Stückzahl eignet sie sich nur, wenn eine prozesssichere und wiederholbare Aufbringung sichergestellt wird. Dazu bringen Fluide immer der Unsicherheit von Alterung und Frage der Zuverlässigkeit mit sich. Wärmeleitfolien hingegen können je nach Bedarf auf Maß zugeschnitten und ganz einfach verarbeitet werden. Oft gefragt sind auch selbstklebende Wärmeleitfolien, ob einseitig oder beidseitig haftend, um den Aufwand in der Vormontage kleinzuhalten und Kühlkörper und Leistungskomponente sicher thermisch zu verbinden.

Genau wie andere Wärmleitmaterialien (TIM), sind auch Wärmeleitfolien und
-filme in vielen Branchen weit verbreitet:

• Automobilbranche (z. B. Motorsteuergeräte, Infotainment, Zusatzheizer, Batterieladegeräte)
• Industrie-Technik (z. B. Audio- und Videokomponenten, Netzteile, Telekommunikationsanlagen, Hard-Disc-Laufwerke, IT Komponenten)
• Haushaltsgeräte (z. B. Waschmaschinen, Geschirrspüler, Induktionsöfen)
• Medizin-Technik
• Consumer Electronics
• Militär und Rüstungsindustrie, Luft- und Raumfahrt

Silikonfreie dielektrische Wärmeleitfolien sind zum Beispiel in der Automotive Branche oft zwingend, da sie Wärme schnell und effizient ableiten, ohne durch Silikonausgasungen und Ablagerungen Aufbringungs- und Haftungsprobleme des Lacks zu erzeugen.

Privatanwender finden durch eine einfache Google-Suche zahlreiche Online-Shops, die standardisierte Wärmeleitfolien in kleiner Stückzahl verkaufen. Um jedoch die optimale Lösung und Wärmeleitfolien für die professionelle Anwendung und zur Einbindung in ein komplexes Wärmemanagementsystem zu finden, sind diese Bezugskanäle nicht geeignet.

Hier kommen wir ins Spiel: Bei HALA finden Sie nicht nur eine große Auswahl an Wärmeleitfolien und -filmen, ob einseitig oder beidseitig selbstklebend, ob isolierend oder elektrisch leitend. Wir konvertieren und liefern Wärmeleitfolien als Formstanzteile oder Kiss Cut Formteile auf Bögen oder Rollen.

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