Henkel/Bergquist bedient das vollständige Thermal Management-Portfolio: GAP PAD/SIL PAD, GAP FILLER (liquid), Thermal Grease/Paste, Tapes/Klebebänder, wärmeleitfähige Epoxide/Adhesives, Folien sowie Phase-Change-Materials (PCM).
In diesem Beitrag fokussieren wir auf die drei Arbeitspferde GAP PAD/SIL PAD, GAP FILLER und Phase Change Materials, da diese den Großteil von PCB-Applikationen abdecken.
Warum professionelle Wärmeableitung?
Elektronik wird kleiner, leistungsdichter und funktional komplexer, wodurch die thermischen Lasten auf Leiterplatten und Baugruppen simultan mitwachsen. Zeitgemäßes Wärmemanagement ist daher kein „Nice-to-have“ mehr, sondern zunehmend eine Designdisziplin, die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Performance direkt mitbestimmt.
Jede Reduktion der Schnittstellentemperatur verbessert die Ausfallraten und hilft das ganze Bauteile in seinem zulässigen Temperaturfenster zu halten. Effektive thermische Schnittstellenmaterialien (TIMs) senken den thermischen Kontaktwiderstand zwischen Wärmequelle (IC/Leistungshalbleiter) und Kühlstruktur (Kühlkörper/Chassis), reduzieren Hot-Spots und stabilisieren den Wirkungsgrad. Dadurch, dass Schnittstellen oft den größten Anteil am Wärmepfad haben, führen hier wenige Kelvin Unterschied bereits dazu, dass die gesamte Systemtemperatur spürbar sinkt.
In diesem Beitrag bieten wir einen kurzen Überblick, über drei der gängigsten Materialien von Henkel, die eine zuverlässige Wärmeableitung bieten:
GAP PAD® & SIL PAD®
das flexible, nachrüstbare TIM
SIL PAD® kombiniert einen glasfaserverstärkten Träger mit anpassungsfähigem Silikonkautschuk: elektrisch isolierend (je nach Typ), sauber zu handhaben, als Ersatz für Glimmer/Keramik/Fette.
GAP PAD® reduziert mechanische Spannungen, dämpft Vibrationen und ist in vielfältigen Dicken, Shore-Härtegraden und Wärmeleitfähigkeiten erhältlich, inklusive Varianten mit gerichteter bzw. beidseitiger Wärmeleitung. Pads lassen sich in Validierung und Feld-Retrofit unkompliziert in bestehende Gehäuse/Leiterplatten integrieren, wodurch sie ideal für Prototyping, Musterbau, kleine Serien und Änderungsstände nach dem Validation/Design-Verification-Test geeignet sind.
SKA Tech bietet individuelles Stanzen und Zuschneiden von GAP & SIL PADS direkt in Österreich: https://skatech-electronics.com/zugeschnittene-gap-pads
Erfahren Sie mehr über GAP PADs in unserem Artikel: https://skatech-electronics.com/gap-pad-guide/
Praxisnutzen von GAP- und SIL PADS®:
- Schnelles Evaluieren von Spaltmaßen, Toleranzen und Anpresskräften.
- Geringeres Risiko für empfindliche Bauteile dank Nachgiebigkeit/Compliance.
- Skalierbarer Mix: mehrere Dicken/Geometrien per Stanzen/Lasern möglich.
GAP FILLER
der serientaugliche Lückenschluss
Flüssige Gap Filler (1- oder 2-K-Systeme) sind vor Aushärtung fließfähig, benetzen Unebenheiten und Lunker, minimieren Lufteinschlüsse und liefern nach dem „Curen“ eine formstabile, druckarme Schnittstelle mit beliebig vielen Dickeoptionen ohne pad-spezifische Zuschnitte. Sie werden maschinell dosiert und sind deshalb prädestiniert für Großserien und automatisierte Linien. Leitfähigkeit und Viskosität sind je nach Produktlinie skalierbar (z. B. TGF-1000/-4000).
Erfahren Sie mehr über GAP FILLER in unserem Artikel: https://skatech-electronics.com/gap-filler-guide/
Praxisnutzen von GAP FILLER:
- Serienprozess mit Dosiertechnik: konsistente Schichtdicken & Taktzeiten.
- Geringe Montagekräfte schützen empfindliche Lötstellen und Bauteile.
- Multi-Level-Ausgleich von Bauteilhöhen & großen Spalten in einem Schritt.
Phase Change Materials (PCM)
intelligente Wärmeübergangslösungen
Phasenwechselmaterialien (z. B. Bergquist HI FLOW®) sind Spezial-Thermotransfermaterialien, die bei Raumtemperatur in fester Form vorliegen, bei einer definierten Phase-Wechsel-Temperatur schmelzen und anschließend die Wärmeverbindung aktiv verbessern. Der große Vorteil: Sie verhalten sich bei Raumtemperatur stabil, lassen sich sauber handhaben, setzen bei Montage kaum mechanische Kräfte voraus und bieten nach Umschaltung auf flüssige Phase exzellente Wärmeableitung und perfekte Benetzung.
Erfahren Sie mehr über Phase Change Materials in unserem Artikel: https://skatech-electronics.com/phase-change-materials/
Praxisnutzen von Phase Change Materials:
- Ideal für dünne Bondlines und Hochleistungs-Elektronik, bei denen ein niedriger thermischer Widerstand entscheidend ist.
- Saubere, automatisierbare Verarbeitung ohne Auslaufen – perfekt für Serienfertigung und anspruchsvolle Designs.
- Besonders effektiv bei engen Toleranzen und hohen thermischen Anforderungen, z. B. in Power-Modulen, Datacenter – Anwendungen oder Leistungshalbleitern.
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Entscheidungstabelle: Welches Material verwenden?
Folgende Tabelle kann herangezogen werden, um eine ungefähre Einteilung der Materialien nach Anwendungskriterien und Empfehlungen vorzunehmen:
| Materialtyp | Anwendungskriterium | Empfehlung |
|---|---|---|
| GAP PAD (SIL PAD) | Geringe Stückzahl, Entwicklungs-/Testphase | Ideal für Prototypen, kleine Serien |
| GAP PAD | Nachrüstung, Gehäuse-Änderung, Validierungstests | Schnell integrierbar |
| GAP FILLER | Hohe Stückzahl, Serienfertigung, automatisierbar | Empfehlenswert für große Volumen |
| GAP FILLER | Große Spaltmaße, komplexe Topografie, hohe Performance | Gute Wahl bei Leistungselektronik |
| Phase Change Material (PCM) | Sehr dünne Bondline, höchste Wärmeanforderung | Optimal für Hochleistungs-Applikationen |
| Phase Change Material (PCM) | Einbaufreundlich, automatisierte Fertigung | Vorteilhaft bei großen Serien mit hoher Performance |
Tests um das passende Wärmeleitmaterial zu finden
Insbesondere bei Leiterplatten gibt es verschiedene Tests, um das passende Wärmemanagement zu bestimmen und die Anforderungen an die Wärmeableitung zu prüfen. Solche Prüfungen auf PCB- bzw. PCBA-Ebene zeigen, wie effizient die Materialien arbeiten und ob sie den thermischen Belastungen standhalten. Die folgenden Beispiele bieten einen allgemeinen Überblick, das Thema Wärmemanagement ist jedoch deutlich vielschichtiger und geht über diese Grundlagen hinaus.
Für die thermische Eignung zählen validierte Tests auf PCB/PCBA-Ebene:
Temperaturwechsel/-zyklen (Thermal Cycling): zyklische Temperaturschwankungen zur Bewertung von Lötstellen-/Materialermüdung und TIM-Langzeitverhalten.
Thermoschock: schnelle Sprünge (z. B. -40 ↔ +125 °C) zur Bewertung von Rissen, Delamination, TIM-Benetzung/Füllgrad.
Hochtemperatur-Lagerung/Betrieb (HTS/HTOL): Stabilität von Viskosität/Modul, Ausgasung und Pump-Out-Resistenz.
Vibration/Mechanik in Kombination mit Temperaturprofilen: Absicherung von Pad-Setzverhalten/Kompression und Filler-Adhäsion.
Diese Tests führen, zusammen mit Leiterplatten-Stückzahl, Entwicklungsphase (Prototyp ↔ Serie) und Montagetechnik, zu einer belastbaren Materialwahl. Hinweis zum Zielkonflikt: Zwischen thermischer Leitfähigkeit und elektrischer Isolation besteht oft ein Trade-off, der im Design adressiert werden muss.
Ihr Weg zum passgenauen Thermal Management
Bei Fragen stehen Ihnen unsere Fachspezialisten gerne mit ihrer langjährigen Erfahrung im Bereich Elektronik und dem dazugehörigen Thermal Management beratend zur Seite. Gemeinsam finden wir die passende Lösung für Ihre spezifischen Anforderungen im Wärmemanagement. In unserem Marketplace ist eine Vielzahl an Wärmeleitmaterialien außerdem direkt online verfügbar.
Zvonimir Boras
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