Was ist Wärmeleitmaterial?
Viele Techniker konzentrieren sich auf Kühlkörper und vernachlässigen es, darüber nachzudenken, wie die Wärme von der Wärmequelle zum Kühlkörper gelangt. Selbst die glattesten Oberflächen weisen eine gewisse Oberflächenrauheit auf. Die Rauheit zweier miteinander in Kontakt befindlicher Oberflächen sorgt für Lufteinschlüsse. Da Luft ein guter Wärmeisolator ist, beeinträchtigen die durch die Rauheit der miteinander in Kontakt befindlichen Oberflächen entstehenden Lufteinschlüsse die Wärmeübertragung von einer Oberfläche auf eine andere.
In dem nachfolgenden Schaubild ist dargestellt, dass die Wärme von der schwarzen Oberfläche nur an den roten Stellen zum grauen Kühlkörper gelangen kann. Die orangefarbenen Pfeile stellen dar, dass der Wärmefluss an diesen Kontaktpunkten eingeschränkt ist. Die Lufteinschlüsse sind in Hellblau dargestellt. Die Wärme gelangt durch die blauen Lufteinschlüsse, allerdings nur sehr ineffizient im Vergleich zum Wärmefluss an den roten Kontaktpunkten.
Diese Situation gilt für jedes elektronische Gerät, das üblicherweise ein Gehäuse besitzt und bei dem die Wärme ohne Wärmeleitmaterial zu einem Kühlkörper aus Metall fließt.
Was ist der Zweck von Wärmeleitmaterial?
Das eine bessere Wärmeleitfähigkeit bietende Wärmeleitmaterial entfernt die meisten dieser Lufteinschlüsse. Durch die Nutzung von Wärmeleitmaterial wird also die Wärmeübertragung von der Wärmequelle zum Kühlkörper optimiert.
Im nachfolgenden Schaubild ist das Wärmeleitmaterial in Dunkelblau dargestellt. Die meisten der hellblauen Lufteinschlüsse wurden durch das leitfähigere Material beseitigt. Die Wärme fließt nun effizient durch die gesamte Oberfläche. Dies verbessert die Wärmeübertragung von der Wärmequelle aus. In den meisten Situationen ist es nahezu unmöglich, alle Lufteinschlüsse zu beseitigen, sodass immer noch einige Lufteinschlüsse verbleiben. Dennoch wird die Wärmeleistung in diesem Szenario durch die Nutzung von Wärmeleitmaterial erheblich gesteigert.
Es gibt viele verschiedene Arten von Wärmeleitmaterial: es kann elektrisch isolierend oder leitend sein, Silikon enthalten oder nicht, es kann nachgiebig oder fest sein, fest, flüssig oder beides usw. Die Auswahl eines geeigneten Wärmeleitmaterials hängt in entscheidendem Maße von der jeweiligen Anwendung ab.
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