Cooldown für Elektronik: Wärmeleitpasten mit Zinkoxid

Die Fülle und Funktionsvielfalt elektronischer Geräte nimmt immer weiter zu. Dabei legt der Endanwender Wert auf Form, Funktion und Energieverbrauch. Entwickler müssen dabei den Aspekt des Wärmemanagements innerhalb dieser Geräte effizient handhaben. Nur so werden ihre Produkte zuverlässig und robust genug, um den Anforderungen des Endanwenders zu genügen. Die vielleicht unscheinbarste, aber doch wichtige Komponente: Wärmeleitpaste, die klassischerweise hauptsächlich aus Silikonöl und Zinkoxid besteht.

(industrietreff) - „Wie die Bezeichnung schon vermuten lässt, kommen Wärmeleitpasten überall dort zum Einsatz, wo Abwärme von der Quelle zu einem separaten Kühlkörper übertragen werden muss. Die Montageflächen von Kühlkörpern enthalten durch mechanische Bearbeitung stets mehr oder weniger tiefe Rillen, Erhöhungen und Vertiefungen. Auch wenn diese klein sind, sammelt sich in ihnen Luft, die die Wärmeübertragung stark hemmt. Dasselbe gilt für das zu kühlende Bauteil. Die Pasten leisten also einen sehr wichtigen Beitrag zur Kühlung, denn selbst der beste Kühlkörper ist nichts wert, wenn die Abwärme nicht ausreichend zu ihm übertragen wird“, erklärt Dr. Florian Waltz, Abteilung Forschung & Entwicklung der Grillo Zinkoxid GmbH.

Wärmeleitpasten kennen drei Haupteinsatzgebiete: die Elektrotechnik, den Motorenbau sowie die Kühl- und Wärmetechnik. In der Elektrotechnik finden sie sich vor allem an kleinen Bauteilen, die zur Kategorie der Leistungselektronik gezählt werden. Eine besonders hohe Bedeutung kommt ihnen an Bauteilen zu, bei denen eine hohe thermische Verlustleistung zu beobachten ist. Praktische Anwendungen finden sich im Computer an Prozessor und Grafikkarte sowie an den Mikroprozessoren beispielsweise in den elektronischen Steuerungen in Fahrzeugen. In der Kühltechnik werden Peltierelemente als Ersatz für Kältemaschinen mit der Paste eingebaut, um eine gleichmäßige Kühlung zu gewährleisten. In der Wärmetechnik wird die Paste für die ungehinderte Wärmeübertragung zu Sensoren und Thermostaten benötigt. Ein Anwendungsbeispiel im Motorenbau ist die Kühlung bei Zweitaktmotoren mit drei Zylindern in Sternbauweise, wie sie in Leichtflugzeugen zu finden sind.

„Die Zusammensetzung einer Paste entscheidet über die theoretische Wärmeleitfähigkeit, ihre elektrische Leitfähigkeit, Viskosität und Langzeithaltbarkeit. Grundsätzlich bilden Epoxide, Silikone und Acrylate die Basis, die Partikel von Stoffen mit guten Wärmeleitfähigkeiten enthalten. Metalle sind dafür geeignete Kandidaten“, so Florian Waltz, „Pasten mit Zinkoxid überzeugen durch eine gute Wärmeleitfähigkeit bei überschaubaren Kosten.“

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