Leitfähige Verbundstoffe für effizientes Wärmemanagement

Selbst wenn ein Kühlkörper und ein Chip „glatt“ aussehen, sammeln sich aufgrund mikroskopischer Unebenheiten der Oberfläche Luftblasen. Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, sodass die Schnittstelle letztendlich den gesamten Wärmepfad einschränken kann – insbesondere bei steigender Leistungsdichte.

1.1 Für welche Einsatzgebiete wurden diese Materialien entwickelt?

Beide Produkte sind einkomponentige, nicht aushärtende, wärmeleitende Materialien, die dazu dienen, Wärme in Elektronik-Bauteilen abzuführen, indem sie den Wärmewiderstand an der Grenzfläche minimieren und als Wärmeleitmaterial (TIM) fungieren.

1.2 Worauf bei einem nicht aushärtenden Wärmeleitmaterial (TIM) geachtet werden muss?

• Druckverhalten und Rheologie (wie gut es an Ort und Stelle bleibt und wie einfach es sich mit fertigungsfreundlichen Methoden auftragen lässt).
• Wärmeleitfähigkeit (wie gut das Material Wärme überträgt)
• Wärmewiderstand bei einer bestimmten Schichtdicke/einem bestimmten Spalt (wie sich die Grenzfläche in einer dünnen Schicht unter definierten Bedingungen verhält).

2.1 DOWSIL™ TC-5888: entwickelt für Mikroprozessoren (MPUs) und Leistungsmodule 

DOWSIL™ TC-5888 ist ein einkomponentiges Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von 5,2 W/mK, das zur Wärmeableitung in elektronischen Anwendungen wie Mikroprozessoreinheiten (MPU) und Leistungsmodulen entwickelt wurde. Es ist nicht aushärtend und hat einen geringen Wärmewiderstand.

Aus den vom Hersteller aufgeführten Vorteilen geht hervor, dass die praktische Anwendbarkeit in der Fertigung im Vordergrund steht: keine Aushärtung erforderlich, lösungsmittelfrei mit thixotropem Verhalten ein nicht gewolltes Verfließen bleibt aus.

Einfach ausgedrückt ist diese leitfähige Verbindung für Konstruktionen geeignet, bei denen eine stabile, leicht aufzutragende TIM-Schicht ohne Aushärtungsschritt gewünscht und gleichzeitig ein geringer Grenzflächenwiderstand priorisiert wird.

2.2 DOWSIL™ TC-5960: speziell für Anwendungen rund um Halbleiterchips entwickelt

DOWSIL™ TC-5960 ist ebenfalls ein einkomponentiges, nicht aushärtendes Material, welches zur Wärmeableitung entwickelt wurde, jedoch für Halbleiter- und Elektronik-Anwendungen spezifiziert ist und eine Wärmeleitfähigkeit von 6,0 W/mK bei geringem Wärmewiderstand aufweist.

Zu den wichtigsten Vorteilen zählen eine hohe Thixotropie (Index von 9) sowie die Sieb- und Schablonendruckbarkeit, keine Aushärtung erforderlich und eine lösungsmittelfreie Formulierung für Stabilität.

Außerdem sind diese Silikonpasten eine Alternative bei der Montage: Sie können anstelle von PCMS oder Wärmeleitpads verwendet und direkt auf das Produkt gedruckt werden. 

Wenn Ihr Hauptanliegen die Aufrechterhaltung der Schnittstellenleistung im Halbleiter-Kontext ist, ist diese leitfähige Verbindung mit ihrer Eignung für den Schablonendruck genau das Richtige für Sie. 

3.1 Verringerung des Wärmewiderstands dort, wo es am wichtigsten ist

Die Wärmewiderstandswerte sind für definierte dünne Spalten in beiden Produkten angegeben:

• TC-5960: 0,03 °C-cm²/W bei einem Spalt von 16 µm
• TC-5888: 0,05 °C-cm²/W bei einem Spalt von 20 µm

Für Bereiche, die mit heißen Stellen und beengten Platzverhältnissen zu kämpfen haben, sind diese Zahlen wichtig, da die Schnittstellenschicht oft einer der einfachsten Orte ist, um thermische Probleme zu reduzieren, ohne den gesamten Kühlungsprozess neu zu konstruieren.

3.2 Optimierung der Montage durch einkomponentige, nicht aushärtende Verarbeitung

Beide Produkte werden als einkomponentig und ohne Aushärtung beschrieben, wodurch Einschränkungen hinsichtlich der Aushärtungsplanung und des Nachbearbeitungsprozesses vermieden werden können.

Darüber hinaus werden diese druckbasierten Anwendungsmethoden hervorgehoben:

• TC-5888: Siebdruckfähig
• TC-5960: Sieb- und Schablonendruckfähig 

Wenn Ihre Produktionslinie bereits auf Druckverfahren setzt, kann dies die Integration im Vergleich zu Prozessen vereinfachen, die komplexere Platzierungen oder zusätzliche Aushärtungskontrollen erfordern.

3.3 Sie bleiben dort, wo sie aufgetragen werden

Rheologie und Stabilität sind zwei ihrer Hauptvorteile:

• TC-5888 ist thixotrop, verfließt nicht
• TC-5960 zeichnet sich durch hohe Thixotropie (Index von 9) für unbeschichtete Halbleiter aus

Das ist wichtig, wenn die Schnittstelle während des Handlings, des Montagedrucks und der Betriebsbedingungen konsistent bleiben muss – insbesondere bei unbeschichteten Halbleiterchips, wo die Schnittstellenkontrolle in der Regel weniger tolerant ist.

4.1 Wählen Sie DOWSIL™ TC-5888, wenn …

• Ihre Anwendung den von Dow angegebenen Einsatzgebieten wie MPUs und Leistungsmodulen entspricht
• Sie eine Leitfähigkeit von 5,2 W/mK und einen Leistungswert von 0,05 °C-cm²/W bei einem Abstand von 20 µm wünschen
• Siebdruck und geringes Verfließen Ihren Prozessanforderungen entsprechen

4.2 Wählen Sie DOWSIL™ TC-5960, wenn …

• Sie mit Halbleiter-Elektronik-Anwendungen arbeiten und ein Produkt speziell für diesen Anwendungsfall wünschen
• Sie eine höhere Wärmeleitfähigkeit von 6,0 W/mK und einen Wert von 0,03 °C-cm²/W bei 16 µm Abstand wünschen
• Sie Wert auf Sieb-/Schablonendruck-Optionen legen

Bei der Auswahl sollten Sie die „richtige“ leitfähige Verbindung als diejenige betrachten, die zu Ihrem Komponententyp (MPU/Leistungsmodul vs. Halbleiter), Ihrer Druckmethode (Sieb vs. Sieb/Schablone) und den Leistungspunkten für den thermischen Widerstand bei dünnen Spalten passt.

Dow bietet auf beiden Produktseiten Ressourcen zum Thema „Materialschulung“ an, darunter Videos, in denen erläutert wird, warum Hitzeschutz wichtig ist, welche Arten von wärmeleitenden Materialien es gibt, wie diese zu handhaben und zu dosieren sind und welche Tipps es für die Auswahl von Silikonlösungen für das Wärmemanagement gibt.

Diese Ressourcen sind der beste nächste Schritt, wenn Ihr Team über die wichtigsten Spezifikationen hinaus Anleitung zur praktischen Handhabung und zu Entscheidungskriterien benötigt, da sie direkt aus den technischen Schulungsinhalten des Herstellers stammen.

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Wenn Überhitzung die Leistung und/oder die Zuverlässigkeit beeinträchtigt, bieten diese beiden Materialien einen nicht aushärtenden TIM-Ansatz mit publizierten Werten für Wärmeleitfähigkeit und thermischen Widerstand bei dünnen Spalten. DOWSIL™ TC-5888 konzentriert sich auf Elektronik wie MPUs und Leistungsmodule, während DOWSIL™ TC-5960 für Halbleiter-Anforderungen positioniert ist und zusätzlich Schablonendruckunterstützung bietet. Die beste endgültige Wahl ist die leitfähige Verbindung, die zu Ihrer Gerätedimension und Produktionsmethode passt – und dann anhand der angegebenen Leistungspunkte und technischen Leitlinien validiert wird.

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