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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 standardmäßigen, Silikon-basierten und silikonfreien Wärmeleitpasten, sind nun auch ein Phase-Change-Material sowie die neue High Performance-Wärmeleitpaste mit deutlich verbesserten thermischen Eigenschaften erhältlich.

SEMIKRON hat hierzu intensiv in Forschung und Entwicklung investiert und auf Basis umfangreicher Tests die Verwendung von Phase-Change-Material nur 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 
  • Verbesserte Robustheit bei der Montage
  • Keine zusätzlichen Fertigungsschritte zwischen Logistik und Montage
  • Geringe 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. Das Material besteht aus einer Silikon-basierten Wärmeleitpaste mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit. Durch den Einsatz dieser neuen Hochleistungs-Wärmeleitpaste kann entweder die Lebenszeit der Module aufgrund niedrigerer Chiptemperatur erhöht, oder der Ausgangsstrom merklich gesteigert werden. Es ist auch möglich, die beiden Vorteile – längere Lebensdauer und erhöhter Ausgangsstrom - miteinander zu kombinieren.

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
  • Um bis zu 50 % reduzierter thermischer Widerstand Chip-zu-Kühlkörper im Vergleich zu Standard-Wärmeleitpaste
  • Um bis zu 25% mehr Modulleistung oder Verlängerung der Lebensdauer um mehrere Jahrzehnte
  • Reduzierte Fertigungsprozesse und geringere Materialkosten
  • Keine Notwendigkeit von teuren Keramik-Substraten wie Aluminiumnitrid
  • Hervorragende Montagesicherheit für Module ohne Bodenplatte
  • Bewährte Langzeitzuverlässigkeit ohne Pump-Out des Wärmeleitmaterials

    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 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 dem Kühlkörper. Dabei werden nur die Hohlräume (Verformung sowie Rauigkeit des Kühlkörpers) mit Wärmeleitmaterial gefüllt. 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
    • Um bis zu 15 % reduzierter thermischer Widerstand Chip-zu-Kühlkörper im Vergleich zu Standard-Wärmeleitpaste

    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 X -
    MiniSKiiP 2 X X X -
    MiniSKiiP 3 X X X -
    MiniSKiiP 2 Dual X auf Nachfrage X -
    MiniSKiiP 3 Dual X auf Nachfrage X -
    MiniSKiiP 8 X auf Nachfrage X -
    SKiM 63/93 X auf Nachfrage X -
    SKiM 4 X auf Nachfrage X -
    SEMITOP 3/4 X auf Nachfrage X -
    SEMiTOP E2 x auf Nachfrage X -
    SEMiX 3s - - - X
    SEMiX 13 - - - X
    SEMiX Press-Fit - - - X
    SEMiX 5 - - - X
    SEMITRANS 3 - - - X
    SEMITRANS 10 - - - X