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Thermische Interface-Materialien auf einen Blick

SEMIKRON war der erste Hersteller von Leistungsmodulen auf dem Markt, welcher Module mit voraufgetragenen Wärmeleitmaterialien im Portfolio hatte. Mit mehr als zwei Jahrzehnten Erfahrung in diesem Bereich und mehr als 10 Millionen vorbedruckten Modulen im Feld, wurden neue Maßstäbe in Puncto Zuverlässigkeit und Prozesssicherheit in der Montage gesetzt.

Unter Berücksichtigung der vielen Anwendungen und zahlreichen Umweltbedingungen bietet SEMIKRON ein breites Spektrum an voraufgetragenen thermischen Interface-Materialien. Neben den Standard silikon-basierten und silikonfreien Wärmeleitpasten, sind aktuell ein Phase-Change-Material sowie die neue High Performance Wärmeleitpaste mit deutlich verbesserten thermischen Eigenschaften verfügbar. SEMIKRON hat hierzu nennenswerte Kapazitäten in Forschung und Entwicklung investiert, und auf Basis umfangreicher Tests die Verwendung von Phase-Change-Material auf Modulen mit Bodenplatte, sowie die Verwendung von Wärmeleitpasten auf Modulen ohne Bodenplatten als optimale Kombination festgelegt. Die deutlichen Vorteile von Phase-Change-Material durch die feste und nicht verwischbare Konsistenz bei Raumtemperatur können nur bei Modulen mit Bodenplatte voll ausgeschöpft werden. Bei Modultechnologien ohne Bodenplatte werden durch die niedrige Viskosität sowie die hohe Performance im thermischen Übergang High Performance Wärmeleitpasten als optimale Lösung gesehen.

Vorteile bei Modulen durch den automatisierten Sieb- und Schablonendruck bei SEMIKRON:

  • Erhöhte Produktivität durch geringere Bearbeitungskosten und Logistik
  • Optimierter thermischer Widerstand mit einer präzisen TIM Schichtdicke
  • Verbesserte Lebensdauer und Zuverlässigkeit
  • Hohe Prozesssicherheit bei der Montage
  • Keine zusätzlichen Fertigungsschritte zwischen Logistik und Montage
  • Geringere Gesamtkosten

 

 

Wärmeleitmaterialien für Module mit und ohne Bodenplatte

Hochleistungs-Wärmeleitpaste

Hervorragende thermische Performance und Lebensdauerverlängerung

Hervorragende thermische Performance und Lebensdauerverlängerung

Hochleistungs-Wärmeleitpaste ist die neue SEMIKRON Lösung, um die Leistung von bodenplattenlosen Modulen deutlich zu steigern. Durch den Einsatz der neuen, silikonbasierten Hochleistungs-Wärmeleitpaste kann entweder die Lebenszeit der Module aufgrund niedrigerer Chiptemperatur erhöht, oder der Ausgangsstrom merklich gesteigert werden. Es ist auch möglich beide Vorteile zu kombinieren; längere Lebensdauer als auch erhöhter Ausgangsstrom. Ein auf jeden Modultyp abgestimmtes Drucklayout sorgt für hohe Prozesssicherheit bei der Montage und gewährleistet den gleichen Montageprozess, unabhängig der verwendeten Wärmeleitpaste.

Hauptmerkmale der Wärmeleitpaste

  • Hervorragende thermische Performance
  • Reduzierter thermischer Widerstand Chip-zu-Kühlkörper um bis zu 50% im Vergleich zu Standard- Wärmeleitpaste
  • Bis zu 25% mehr Modulleistung oder Vervielfachung der Lebensdauer
  • Optimierte Schichtdicke für den niedrigsten thermischen Widerstand
  • Reduzierte Fertigungsprozesse und geringere Materialkosten
  • Keine Notwendigkeit von teuren Keramik-Substraten wie Aluminiumnitrid
  • Hervorragende Montagesicherheit für Module ohne Bodenplatte

Phase Change Material

Verformung der Bodenplatte beim SEMiX Press-Fit

Einfacher zu handhaben durch trockene Kontaktflächen

Phase-Change-Material wird nur für Module mit Bodenplatte angeboten. Die feste und trockene TIM Schicht sorgt dafür dass jedes unbeabsichtigte Berührungen nicht zu einer Beschädigung des Druckmusters führen. Für jeden Modultyp wurde ein optimiertes Druckmuster entsprechend der Verformung der Bodenplatte entwickelt. Diese Anordnung sorgt für direkten Kontakt der metallischen Flächen in den ausgewählten Bereichen der Bodenplatte und füllt nur die Hohlräume (Verformung sowie Rauigkeit des Kühlkörpers) mit Wärmeleitmaterial. Dieser Ansatz bietet zwei wesentliche Vorteile:

  • Optimierter Thermischer Widerstand Rth(j-s)
  • Kein Nachziehen der Schrauben nach dem ersten Betrieb

 

 

Hauptmerkmale des Phase-Change-Material

  • Einfache Handhabung durch feste Kontaktflächen, kein Verschmieren der Schicht
  • Optimierte Schichtdicke für den niedrigsten thermischen Widerstand
  • Kein Nachziehen der Schrauben nach dem ersten Betrieb
  • Reduzierung des thermischen Widerstands Chip-Kühlkörper um bis zu 15% im Vergleich zu Standard-Wärmeleitpaste

Produktportfolio der Wärmeleitmaterialien

Silikonhaltige und silikonfreie Wärmeleitmaterialien stehen für zahlreiche Produkte zur Verfügung. Für ausgewählte Module mit Bodenplatte ist Phase-Change-Material erhältlich, dies wird schrittweise ausgeweitet.Folgende Modultypen sind mit vorgedrucktem Wärmeleitmaterial lieferbar: MiniSKiiP, SKiM, SEMITOP und SEMiX Press-Fit. Leistungsmodule mit aufgetragenem Phase-Change-Material, wie SEMiX und SEMITRANS werden sukzessive folgen.

Thermische Interface-Materialien

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Wärmeleitpaste Phase Change Material
Modul-Familie Standard W.l.paste
(silikon-haltig)
Standard
Wärmeleitpaste
(silikon-frei)
Hochleistungs-
Wärmeleitpaste, HPTP
(silikonhaltig)
MiniSKiiP 1 X auf Nachfrage in Kürze -
MiniSKiiP 2 X X X -
MiniSKiiP 3 X X X -
MiniSKiiP 2 Dual X auf Nachfrage in Kürze -
MiniSKiiP 3 Dual X auf Nachfrage in Kürze -
MiniSKiiP 8 X auf Nachfrage X -
SKiM 63/93 X auf Nachfrage X -
SKiM 4 X auf Nachfrage in Kürze -
SEMITOP 3/4 X auf Nachfrage in Kürze -
SEMiX 1s - - - X
SEMiX 3s - - - X
SEMiX 13 - - - X
SEMiX Press-Fit - - - X
SEMiX 5 - - - X
SEMITRANS 3 - - - in Kürze
SEMITRANS 10 - - - in Kürze