Die Verwendung von Wärmeleitpads oder Wärmeleitpaste für das Wärmemanagement von PCBs

May 9, 2017 Altium

 

Man weiß selten von Anfang an, welche Wärmeleitpaste am besten für sein PCB geeignet ist. Dieser Artikel enthält nützliche Hinweise zu den Vor- und Nachteilen von Wärmeleitpads und Wärmeleitpasten. Lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren!

Früher habe ich in Alabama gelebt, im Sommer von mir oft scherzhaft die Hölle genannt. Große Hitze, hohe Luftfeuchtigkeit, jede Menge Schweiß. Ich bin allerdings dankbar, dass ich nicht die Hitze in Hochleistungs-PCBs erdulden muss. Während ich zum Abkühlen in den Pool springen konnte, bewahrt auf Ihrem PCB wahrscheinlich ein Kühlkörper die Integrierten Schaltkreise (ICs) vor dem Schmelzen. Während ich zwischen bequemer und knapper Badehose hin- und hergerissen war, schwanken Sie vielleicht zwischen der Verwendung von Wärmeleitpads/-folien oder Thermopaste/Wärmeleitpaste für Ihren Kühlkörper. Sie möchten jetzt wahrscheinlich keine Modetipps von einem Mann aus Alabama, aber für die Entscheidung über das perfekte Wärmeleitmaterial habe ich ein paar gute Tipps.

 

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Das ist eine wirklich cool (und kühl) aussehende Platine.

 

 

Pads kontra Paste: Vor- und Nachteile

Sowohl Wärmeleitpads als auch Wärmeleitpaste haben verschiedene Vor- und Nachteile. Die Liste ist fast so lang wie ein Sommer im Süden; vielleicht sollten Sie sich ein kühles Getränk zum Durchhalten holen.

 

Wärmeleitpads

  • Vorteile
    • Einfache Handhabung
    • Können in spezielle Formen geschnitten werden
    • Sauber, einfache Anwendung
    • Kein Auslaufen
    • Kein Austrocknen
    • Vielfältige Materialien mit unterschiedlichen Spezifikationen
  • Nachteile
    • Hohe Herstellungskosten
    • Aufwändige Montage

 

Auf den ersten Blick sehen Wärmeleitpads wie ein sofort überzeugender Gewinner aus. Stromlinienförmiger als meine Schwimmhose und einfach anzuwenden. Vielseitige Auswahlmöglichkeiten für das Material bedeuten auch, dass Sie die elektrischen, thermischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Pads speziell auf Ihre Anwendung zuschneiden können. Aber genauso wie ein eleganter Unterflur-Pool mehr kostet als ein weniger ansehnlicher (weil nicht abgesenkter), kann der Preis eines Wärmeleitpads Sie durchaus ins Schwitzen bringen. Wärmeleitpads werden in der Fertigung in der Regel von Hand eingesetzt. Das steigert die Herstellungskosten für Großaufträge von Platinen.

 

Wärmeleitpaste

 

  • Vorteile
    • Zuverlässig
    • Preiswert
    • Einfache Anwendung
    • Füllt Lücken gut
    • Dünne Schicht
  • Nachteile
    • Unsauber
    • Kann auslaufen
    • Kann austrocknen
    • Erfordert Druck

 

Wärmeleitpaste ist wie ein alter Baggersee draußen im Wald. Sie wissen, dass er immer da sein wird, außerdem ist er billig, könnte aber ein bisschen schmutzig sein. Aber genauso wie Sonnencreme billiger ist als eine Hautkrebsbehandlung, ist Wärmeleitpaste günstiger als Wärmeleitpads.

 

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Wie ich schon sagte, eine unsaubere Sache.

 

Wann Sie welche der beiden Möglichkeiten verwenden sollten

Wenn es heiß wird, gehen einige Leute ans Meer, andere in die Berge. Bei den meisten Anwendungen gibt es keine klare Antwort auf die Frage, welches Wärmeleitmaterial am geeignetsten ist. Allerdings gibt es einige Spezialanwendungen, bei denen es einen klaren Gewinner gibt.

 

Wärmeleitpads

Einer der großen Vorteile, die Wärmeleitpads gegenüber Wärmeleitpaste haben, ist die Auslaufsicherheit. PCBs mit kurzen, dynamischen Temperaturzyklen sind dafür am anfälligsten. Wenn Ihr PCB schnell an- und abschalten soll, werden Sie wahrscheinlich ein Wärmeleitpad für Ihren Kühlkörper benötigen. Wenn außerdem der zu kühlende Bereich eine ungewöhnliche Form hat, können Wärmeleitpads die Lösung für Sie sein. Wärmeleitpads können präzise in Form geschnitten werden: Das macht ihre Anwendung zu einem Kinderspiel.

 

Man sagt, dass Wärme und Druck Kohlenstoff in Diamanten verwandeln, aber mich lassen sie nur wie eine Blume in der Sonne verwelken. Ihre integrierten Schaltkreise sind vielleicht ein bisschen mehr wie ich als wie Diamanten. Wärmeleitpaste erfordert eine große Menge an Druck, um Wärme effektiv abzuleiten. Wenn die zu kühlenden integrierten Schaltkreise mechanischen Belastungen nicht standhalten können, sind Wärmeleitpads die richtige Wahl.

 

Wärmeleitpads sind auch dann sehr geeignet, wenn die Eigenschaften des Wärmeleitmaterials sorgfältig ausgewählt werden müssen. Wärmeleitpads können aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden. Das gibt Ihnen mehr Kontrolle beispielsweise über die Chemikalienbeständigkeit, die Leitfähigkeit und physikalische Eigenschaften.

 

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Zahnstocher haben in der Fertigung eigentlich nichts zu suchen.

 

Wärmeleitpaste

Wenn die Kosten ein heißes Thema für Ihr PCB sind, wird Wärmeleitpaste Ihre günstigste Option sein. Wenn ich in der Hitze nach draußen gehe, trage ich das dünnste Hemd, das ich besitze. Das gleiche Prinzip gilt für Wärmeleitmaterial: Je dünner die Schicht, umso besser ist die Wärmeleitfähigkeit. Wärmeleitpads sind fast immer dicker als Wärmeleitpaste. An sich bietet Wärmeleitpaste in der Regel den besten Wärmetransport. Wenn Ihr Kühlkörper ein Wärmeleitmaterial mit einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit erfordert, könnte Wärmeleitpaste die beste Option sein.

 

Wärmeleitpaste übertrifft Wärmeleitpads auch dann, wenn es um unebene Oberflächen geht. Da Wärmeleitpaste flüssig ist, kann sie große Lücken gleichmäßiger ausfüllen als Wärmeleitpads. Einige Kühlkörper oder integrierte Schaltkreise haben unebene Oberflächen, auf die das Material aufgebracht werden muss. Wenn das bei Ihrem PCB der Fall ist, bietet Wärmeleitpaste eine bessere Wärmeleitfähigkeit als ein Wärmeleitpad.

 

Natürlich ist es lästig, wenn Sie sich die Kühlkörper-Anforderungen Ihrer Bauteile merken müssen. Überlassen Sie das doch lieber Ihrer PCB-Design-Software, anstatt Ihr Gehirn zu belasten. In den meisten Design-Programmen können Sie Bauteile kommentieren. Versehen Sie Ihre Bauteile einfach mit Hinweisen zum Wärmetransport, um sich hitzige Situationen mit Ihrem PCB zu ersparen. In der Dokumentation für CircuitStudio erklären wir Ihnen, wie Sie Bauteile bearbeiten.

 

Manchmal hat man schon genug damit zu tun, im Sommer selbst nicht zu überhitzen. Auch die Auswahl des richtigen Wärmeleitmaterials zum Kühlen Ihres PCB kann viel Zeit in Anspruch nehmen. Wenn Sie die obigen Tipps befolgen, können Sie sich auf Ihre eigene Kühlung konzentrieren, weil Ihre PCBs garantiert kühl bleiben.

 

Möchten Sie weitere Informationen über wärmeabführende Materialien? Dann sprechen Sie doch mit einem Experten von Altium.

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