TIMTester zur Messung des thermischen Widerstands und der Wärmeleitfähigkeit von Dicht-und Klebstoffen, links: die Messzelle des ZFW TIMTesters, rechts: Schema der Messstrecke mit Temperaturverlauf (Bild:ZFW)
27.11.2023 Die Wärmeleitfähigkeit von Dicht- und Klebstoffen präzise bestimmen
Bewährtes Messverfahren nach ASTM D5470-17
Werden Dicht- und Klebstoffe in elektronischen Systemen eingesetzt, ist neben den mechanischen Kennwerten vor allem die Wärmeleitfähigkeit ein entscheidendes Auswahlkriterium. Sie kann z.B. durch die Beigabe von gut wärmeleitenden Füllstoffen optimiert werden. Eine zielgerichtete und effiziente Materialentwicklung erfordert eine zuverlässige und präzise Messtechnik.
Elektronik wird zunehmend kleiner und leistungsfähiger. Auf kleinerem Gerätevolumen werden mehr Funktionen untergebracht und die Leistungsdichte steigt. Das thermische Design bestimmt in vielen Fällen die Lebensdauer des Systems und wird zunehmend zum wettbewerbsentscheidenden Faktor. Um entstehende Verlustwärme bestmöglich abführen zu können, müssen alle eingesetzten Materialien eine höchstmögliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Leistungsdichte und die Abwärme elektronischer Geräte steigen kontinuierlich.
Das Wärmemanagement wird bei der Entwicklung neuer Technologien zur zentralen Aufgabe, denn: Jedes Grad, das einem System auch innerhalb des zulässigen Temperaturbereichs erspart bleibt, verlängert dessen Lebensdauer. Den Flaschenhals im Wärmepfad – von der Wärmequelle bis zur Umgebung – bilden häufig Polymerwerkstoffe. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist im Vergleich zu Aluminium ein bis zwei Größenordnungen kleiner. Der Fokus aktueller Entwicklungen liegt daher auf neuen Materialien, die die abzuführende Wärme besser transportieren. Die präzise Messung der Wärmeleiteigenschaften dieser Polymere ist Voraussetzung für deren Weiterentwicklung und die thermische Optimierung der Systeme. Das im Folgenden beschriebene Messsystem hat sich dafür als besonders geeignet erwiesen.
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