Integriertes Wärmemanagement Vorteile von thermoplastischen Elastomeren in der Leistungselektronik

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Kraiburg TPE GmbH & Co. KG

SPEA GmbH Systeme f. professionelle Elektronik und Automation

TRACO ELECTRONIC GMBH

ALPHA-Numerics GmbH

Thermoplastische Elastomere vereinen die Eigenschaften von Thermoplasten mit der Weichheit und Flexibilität von Elastomeren. Damit gewinnen TPE-Produkte vermehrt Einfluss in der Leistungselektronik beim Thema Kühlung.

Das Wärmemanagement umfasst nicht nur Kühlkörper aus Kupfer oder Aluminium. Den Entwicklern stehen weitere Materialien für das integrierte Wärmemanagement zur Verfügung. Dazu gehören thermoplastische Elastomere (TPE) und hexagonales Bornitrid (HBN). TPE vereinen die Verarbeitungseigenschaften von Thermoplasten mit der Weichheit und Flexibilität von Elastomeren. Klassische TPE-Produkte sind Isoliermaterialien, die keine Wärmeleitfähigkeit besitzen. Wie Thermoplaste lassen sich TPE durch Wärmezufuhr spritzgießen und extrudieren. Nach dem Abkühlen kehren sie zu ihren ursprünglichen elastischen Eigenschaften zurück und können daher wie Thermoplaste recycelt werden.

Zu diesem Themenkomplex konnten wir zwei Experten gewinnen: Markus Kugel von 3M Deutschland und Bernhard Kneißl von Kraiburg TPE. In ihrem gemeinsamen Vortrag am 18. Oktober auf dem Fachkongress Power of Electronics in Würzburg unterstreichen die beiden Referenten die Bedeutung: „Die Leistungselektronik wird immer weiter verbessert, dadurch ergeben sich neue und wesentliche Themen für das Wärmemanagement. Zum Beispiel beim Laden von Batterien. Aufgrund der steigenden Stückzahlen wird es immer relevanter, sich mit neuen Fertigungstechnologien und Designmöglichkeiten in diesen Anwendungen zu beschäftigen und dabei die Vorteile der thermoplastischen Verarbeitung zu nutzen“, sagt Markus Kugel von 3M.

Bernhard Kneissl ergänzt: „Mit unserem Vortrag wollen wir den Teilnehmern das Thema TPE im Zusammenhang mit Thermomanagement näher bringen und die Rohstofftechnologie und Wirkungsweise in einem weichen, elastischen Werkstoff vorstellen.“

Knowhow und Networking-Event für Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten

Power of Electronics am 17. und 18. Oktober 2023 in Würzburg

Das Elektronikevent für Entwickler und Ingenieure bündelt sechs Spezialkonferenzen, die sich angefangen von der effizienten Stromversorgung über die intelligente Nutzung von elektrischer Leistung, effektiver Elektronikkühlung, neuester Relaistechnik, bis hin zur geordneten Abführung der überschüssigen Energie erstrecken.
Buchen Sie ein Ticket und erhalten Sie die Möglichkeit, die Vorträge aller sechs Veranstaltungen zu besuchen.

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Designfreiheit für elektronische Anwendungen

Für den Einsatz als Wärmeleitmaterial ist eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit erforderlich. Hier kann der Werkstoff Bornitrid seine Vorteile ausspielen. Neben der hohen Wärmeleitfähigkeit bietet Bornitrid-Pulver in diesem Fall weitere nützliche Eigenschaften wie gute Temperatur- und Abriebbeständigkeit, niedrige Dielektrizitätskonstante sowie ein hervorragendes elektrisches Isolationsvermögen.

Die Wärmeleitfähigkeit erreicht in Verbindung mit Thermoplasten Werte von über 10 W/m*K. Bornitrid macht somit aus einem Kunststoff mit unzureichenden Wärmeleiteigenschaften einen guten Wärmeleiter bei gleichzeitiger elektrischer Isolation und bietet damit erhebliche Designfreiheit für elektronische Anwendungen. Anhand von Beispielen werden Ergebnisse von TPE mit Wärmeleitfähigkeit vorgestellt. Neben der guten Wärmeleitfähigkeit zeichnen sich die TPE-Compounds durch ihre Haftung zu Thermoplasten wie PP oder PA aus. Mögliche Anwendungen reichen von der E-Mobilität über LED-Beleuchtung bis hin zu Powertools.

Abschließend noch die Frage, was die Teilnehmer aus dem Vortrag lernen können. Hier lenken die beiden Experten den Blick wieder auf die thermoplastischen Elastomere (TPE): „In unserem Vortrag geht es um Anwendungen, bei denen sich neue TPE-Materialien einsetzen lassen und wie hat sich die Materialklasse weiterentwickelt.“

Die Cooling Days sind Teil des Fachkongresses Power of Electronics als Knowhow und Networking-Event für alle Leistungselektronik- und Stromversorgungsexperten.

Referenten auf den Cooling Days 2023

3D CFD-Simulation

„Ein ausgebildeter Ingenieur kann mit der CFD-Simulation zum Kühlungsexperten werden“

Hybride Kühlkörper

Kupfer und Aluminium lassen sich übergangslos verbinden

Thermisches Verhalten

Leistungselektronik: Mit der Strukturfunktion die Degeneration analysieren

Thermomanagement

Integrierbare Kühlkörper und Online-Thermosimulation

Thermalmanagement

Heatpipes: Wo ein Einsatz des Kühlkreislaufs sinnvoll ist

Thermische Analysen

Wie die Systemsimulation bei der thermischen Analyse unterstützt

Temperaturprobleme vermeiden

Elektrothermische Effekte auf der Leiterplatte analysieren und optimieren

Gekühlte Leistungselektronik

Die Anforderungen an wärmeleitende Vergussmassen

Aktive Entwärmung von Elektronik

Prozessoren und FPGAs kühlen, ohne den Bauraum zu sprengen

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