Was ist ein wärmeleitendes Harz?
Wärmeleitende Harze sind Harze mit hoher Wärmeleitfähigkeit (leichte Wärmeübertragung in einem Festkörper).
In den letzten Jahren haben Leistung, Integration und Miniaturisierung elektronischer Geräte rasante Fortschritte gemacht. Dies hat zu einem Anstieg der von elektronischen Geräten abgeleiteten Wärmemenge geführt, wodurch die Wärmeableitungsleistung elektronischer Geräte zu einem Problem wurde.
Durch die Verwendung wärmeleitender Harze in solchen elektronischen Geräten kann die Wärmeableitung verbessert werden. Polycarbonatharz, Polybutylenterephthalatharz, Polyacetalharz und Nylonharz werden derzeit als wärmeleitende Harze vermarktet.
Anwendungen von wärmeleitenden Harzen
Wärmeleitende Harze werden zunehmend in Bereichen eingesetzt, in denen eine hohe Wärmeableitungsleistung erforderlich ist. Beispiele hierfür sind verschiedene elektronische Geräte, Büroautomationsgeräte, IT-Geräte, LED-Komponenten und Sensorkomponenten.
Eine weitere Anwendung sind Leistungshalbleiter für die Steuerung von Elektrofahrzeugen. Dies liegt daran, dass Leistungshalbleiter aufgrund der hohen Verlustleistung viel Wärme erzeugen und die Wärme im Betrieb effizient ableiten müssen. Das Verpacken von Leistungshalbleitern in wärmeleitende Harze verbessert die Wärmeableitung vom Halbleiterchip.
Funktionsweise von wärmeleitenden Harzen
Wärmeleitende Harze werden hergestellt, indem wärmeleitende Füllstoffe (z. B. Graphit) in bestehende Harze eingemischt werden. Bei der Beimischung eines wärmeleitenden Füllstoffs bildet sich im Inneren des Harzes eine Wärmeleitbahn, die aus dem wärmeleitenden Füllstoff besteht und die im Inneren erzeugte Wärme wird über diese Wärmeleitbahn nach außen abgeleitet. Aus diesem Grund wird die Wärmeableitungsleistung des Harzes verbessert.
Wenn die wärmeleitenden Füllstoffe im Inneren des Harzes jedoch nicht miteinander in Kontakt stehen, bilden sich natürlich keine wärmeleitenden Pfade. Je nachdem, wie der wärmeleitende Füllstoff formuliert ist, kann es daher sein, dass er keine Wärmeleitfähigkeit bietet.
In einigen Fällen beeinträchtigt die Zugabe einer großen Menge an wärmeleitendem Füllstoff die Verarbeitbarkeit des Harzes, so dass ein weiterer Zusatzstoff hinzugefügt wird, um dem Harz Fließfähigkeit zu verleihen.
Arten von wärmeleitenden Harzen
1. Siliziumharze
Siliziumharze sind eine Art von Polymeren, die hauptsächlich aus Silizium- und Sauerstoffatomen bestehen. Sie weisen eine sehr hohe Wärmebeständigkeit auf und erreichen in der Regel eine Temperaturbeständigkeit von 200 °C oder mehr, wobei einige Spezialtypen Temperaturen von 300 °C oder mehr standhalten. Siliconharze sind extrem flexibel und haben eine hohe chemische Beständigkeit.
Sie weisen außerdem eine ausgezeichnete elektrische Isolierung und Witterungsbeständigkeit auf. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie häufig in Kühlkörpern für elektronische Geräte und LED-Beleuchtung, Isoliermaterialien für elektrische Bauteile und hitzebeständige Dichtungen verwendet.
2. Polyamidharze (Nylonharz)
Polyamidharz ist eine Art von Polymer, das durch die Reaktion von Aminen und Carbonsäuren hergestellt wird und gemeinhin als Nylon bekannt ist. Polyamidharze haben eine hohe Hitzebeständigkeit, wobei einige spezielle Typen eine Hitzebeständigkeitstemperatur von über 300 °C aufweisen.
Sie haben außerdem eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie häufig als Kühlrippen für Automobilteile und Industriemaschinen sowie als Kühlmaterial für elektrische und elektronische Geräte verwendet.
3. Polycarbonatharze
Polycarbonatharze sind Polymere mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit und Transparenz. Aufgrund ihrer hohen Wärmebeständigkeit können sie Temperaturen von mehr als 100 °C standhalten.
Neben Anwendungen, die optische Transparenz erfordern, können sie auch in LED-Beleuchtungen, Gehäusen für elektronische Geräte und Kühlkörpern, die Wärme ableiten müssen, eingesetzt werden. Polycarbonatharz verfügt außerdem über eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit und ist daher für robuste Produkte geeignet.
4. Polyesterharze
Polyesterharze weisen eine hohe Hitzebeständigkeit auf, typischerweise mit einer Hitzebeständigkeitstemperatur von 100 °C oder höher, obwohl einige spezielle Sorten Temperaturen von 150 °C oder höher standhalten können. Diese Harze haben auch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit.
Sie werden häufig für Kühlmaterialien für elektrische und elektronische Geräte, Stromversorgungskomponenten, Automobilteile und Isoliermaterialien für Industriemaschinen verwendet.
5. Acrylharze (PMMA)
Acrylharze haben eine ausgezeichnete Transparenz und einige Typen eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Typische Temperaturen für die Wärmebeständigkeit liegen zwischen 80 und 100 °C, aber einige spezielle Sorten mit hoher Wärmeleitfähigkeit können über 150 °C erreichen.
Sie werden hauptsächlich als Linsen für LED-Beleuchtung und als optische Materialien verwendet, einige Typen mit hoher Wärmeleitfähigkeit werden auch für Anwendungen zur Wärmeableitung eingesetzt.
Weitere Informationen über wärmeleitende Harze
Vorteile von wärmeleitenden Harzen
- Möglichkeit, örtlich begrenzte Temperaturerhöhungen an der Verwendungsstelle zu verhindern
- Geringere Kosten und geringeres Gewicht als Metalle und Keramiken
- Kann leicht geformt werden, z. B. durch Spritzgießen, was einen hohen Grad an Freiheit bei der Verarbeitung ermöglicht
- Kann mit peripheren Komponenten integriert werden, um die Anzahl der Teile zu reduzieren