WACKER Wärmeleitpasten & Co. perfekt dosieren

ViscoTec interviewt den Chemiekonzern

Was ist so besonders an den Wärmeleitpasten von WACKER? Welchen Zusammenhang gibt es in Punkto Abrasivität? Welche Herausforderungen stellen die Materialien für die Dosiertechnik dar? Ein Interview beantwortet jede Menge Fragen: Franz Kamhuber von ViscoTec im Gespräch mit Dr. Markus Jandke, Technical Manager Electronics Industrial Solutions Business Unit Engineering Silicones bei WACKER.

Dr. Markus Jandke

Franz Kamhuber

WACKER ist ein global operierender Chemiekonzern mit rund 17.000 Beschäftigten und einem Jahresumsatz von rund 5,3 Mrd. € (2015). Das Unternehmen verfügt weltweit über 25 Produktionsstätten, 21 technische Kompetenzzentren und 52 Vertriebsbüros. WACKER gliedert sich in vier Geschäftsbereiche: WACKER SILICONES, WACKER POLYMERS, WACKER BIOSOLUTIONS und WACKER POLYSILICON. Dabei ist WACKER SILICONES der größte Geschäftsbereich und gehört zu den Top 3 Herstellern von Siliconen weltweit.

Der Chemieriese arbeitet seit vielen Jahren erfolgreich mit ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH zusammen. Viele gemeinsam erreichte, erfolgreiche Dosiertests sind das Ergebnis dieser Zusammenarbeit.

Das Interview zum Thema Wärmeleitpasten dosieren:

Franz Kamhuber: Wo liegen die Einsatzgebiete der Wärmeleitpasten von WACKER? Wodurch heben sie sich im Speziellen hervor?

Dr. Markus Jandke: WACKER entwickelt und vertreibt wärmeleitfähige Klebstoffe, Gap Filler und Pasten sowie Vergussmassen auf Silikon Basis. Die Anwendungen sind sehr breit gefächert, in vielen Fällen geht es um die Entwärmung von Baugruppen im Bereich Automobilelektronik, Power Electronics und E-Mobility. Die Produkte der SEMICOSIL® TC Reihe zeichnen sich aus durch hohe Wärmeleitfähigkeiten und niedrigste thermische Widerstände bei gleichzeitig maximaler Prozessierbarkeit (Fließfähigkeit und Verdrückbarkeit).

Franz Kamhuber: Wie ist der typische Aufbau (chemisch/mechanisch) von WACKER Wärmeleitpasten? Wie hoch ist der Füllstoffanteil in Ihren Produkten?
dosing, thermally conductive pads, adhesives, thermally conductive encapsulant, electronic-parts, paste, heat-transfer material; Wärmeleitpaste, Vergießen, Verkapseln, wärmeleitender Verkapselungsstoff, Klebstoff, Adhesive, Elektronik-Bauteil, Wärmeleitpasten

Dosierbeispiel: Raupenauftrag von WACKER Wärmeleitpaste für die Elektronikindustrie

Dr. Markus Jandke: Ein wärmeleitendes Silikon enthält typischerweise ein oder mehrere Füllstoffe und einen Silikonanteil. Während bei Pasten im Allgemeinen keine Vernetzung des Silikons angestrebt wird, vernetzen Klebstoffe und bauen eine chemische Haftung zum Substrat auf (üblicherweise nach Hitzehärtung), Gap Filler hingegen härten bei Raumtemperatur aus, bleiben deutlich weicher und in der Anwendung wird permanenter thermischer Kontakt durch Fixierung oder Verdrückung aufrechterhalten.

Um das Eigenschaftsspektrum aber auch die Verarbeitungseigenschaften zu gewährleisten, werden Füllstoffe und deren Eigenschaften spezifisch auf innovative Silikonformulierungen abgestimmt.

Der gewichtsmäßige Füllstoffanteil ist insbesondere im Bereich der hoch-wärmeleitfähigen Produkte sehr groß und muss es auch sein, da sich die Füllstoffteilchen berühren müssen, um effizient Wärme übertragen zu können – das kann erst bei einer bestimmten Packungsdichte erfolgen (Perkolation)

Franz Kamhuber: Inwieweit hängt die Abrasivität der Wärmeleitpasten mit deren Funktionalität zusammen?

Dr. Markus Jandke: Die Füllstoffpartikel müssen sich berühren, damit Wärme übertragen werden kann. Gängige technisch und wirtschaftlich interessante Füllstoffsysteme basieren zum Beispiel auf oxidischen Strukturen, die teilweise eine hohe Härte aufweisen. Da es eine breite Palette von verschiedenen Partikelgeometrien gibt – von kugelförmig bis hin zu plättchenförmig mit scharfen Kanten – gibt es Unterschiede auch im Bereich der Abrasivität. Hier spielt auch der Füllstoffgehalt bzw. „Schmiereffekt“ des Silikons eine Rolle.

Franz Kamhuber: Worin liegen Herausforderungen bei der Dosierung Ihrer Produkte? Wo liegen erfahrungsgemäß die Grenzen in der Dosierbarkeit?

Dr. Markus Jandke: Dass die elektrischen Leistungsdichten im Bereich vieler Elektronik Anwendungen weiter wachsen, muss immer mehr Wärmeenergie abgeführt werden von immer kleineren Flächen. Auch wenn Baugruppen direkt gekühlt werden, muss die Wärmeankopplung mit immer leistungsfähigeren Produkten sichergestellt werden. Eine weitere Erhöhung des Füllstoffanteils – wie er nötig wäre zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit – würde allerdings dazu führen, dass Fließeigenschaften (Viskositäten, Fließgrenzen) und damit Verarbeitbarkeit minimiert werden. SEMICOSILE® TC sind daher das Ergebnis von intensiver Forschung und Produktentwicklung.

Franz Kamhuber: Wie relevant ist die Zusammenarbeit mit Dosiertechnik-Herstellern für WACKER? Und was zeichnet die enge Kooperation mit ViscoTec dabei aus?
SEMICOSIL® Anwendungsmuster, Wärmeleitkleber, Wärmeleitpasten, Elektronik, Entwärmung, Silicondichtung

Dosierbeispiel: Raupenauftrag von WACKER Wärmeleitpaste für die Elektronikindustrie

Dr. Markus Jandke: Aufgrund der direkten Auswirkung von Füllstoffeigenschaften und Silikonbestandteilen auf die Dosierbarkeit ist eine entwicklungsbegleitende Absicherung der Dosierbarkeit immens wichtig.

WACKER nutzt hier einerseits Laboranlagen. Andererseits ist im Hinblick auf eine beabsichtigte Markteinführung eines neuen Materials ein Test der Dosierbarkeit auf industrieller Anlagentechnik im Detail unverzichtbar. Nur so kann der spätere Kunde sicher sein, dass sein Prozess funktioniert. Mit der Firma ViscoTec haben wir einen langjährigen Partner an der Seite, der sich insbesondere im Bereich der Dosierung wärmeleitfähiger Silikone durch hohe Kompetenz, Marktakzeptanz und Flexibilität auszeichnet. Dosierversuche bei ViscoTec bestätigen dabei die hervorragende Verarbeitbarkeit unserer SEM TC Produkte.

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