Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

6 Handhabung und Umweltbedingungen
Material
Spezifische thermische
Leitfähigkeit l
[W/(m∙K)]
Dicke [µm]
Prozentualer Anteil
am R th
eines SKiM-
Moduls
Chip 106 120 2,92%
Chip Lot 57 70 3,65%
DCB (Kupfer) 394 300 1,94%
DCB (Al 2
O 3
) 24 380 32,91%
DCB (Kupfer) 394 300 1,31%
Wärmeleitpaste
(WACKER P12)
0,81 30 57,26%
Tabelle 6.3.2 Materialeigenschaften und Anteil am Wärmewiderstand für Schichten eines SKiM-Modulaufbaus
Wie die Tabelle 6.3.2 zeigt, ist die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste recht schlecht im Vergleich
zur Wärmeleitfähigkeit der anderen Bestandteile eines Leistungsmoduls. Der Anteil der
Wärmeleitpaste am thermischen Widerstand R th(j-s)
beträgt je nach Aufbau ca. 20-65%, deshalb
sollte die Wärmeleitpastenschicht so dünn wie möglich und so dick wie nötig sein (Bild 6.3.3).
R th(c-s)
40µm
Maximum
value
Thickness thermal paste
Bild 6.3.3 Abhängigkeit des thermischen Widerstands von der Wärmeleitpastenschichtdicke
Zu geringe Wärmeleitpastenschichtstärken führen zu verbleibenden Lufteinschlüssen zwischen
der Modulunterseite und der Kühlkörperoberfläche und damit zu einem hohen thermischen Widerstand
R th(c-s)
bzw. R th(j-s)
. Nach Erreichen des Optimums steigt der thermische Widerstand R th(c-s)
bzw. R th(j-s)
mit zunehmender Wärmeleitpastenschichtstärke wieder an, da die spezifische Wärmeleitfähigkeit
l der Wärmeleitmedien – verglichen mit anderen Materialien eines Leistungshalbleitermoduls
– sehr gering ist. Der Minimalwert ist bei jedem System (Modul auf Kühlkörper) unterschiedlich
und muss in Tests definiert werden.
Je nach Modultyp sind in der jeweiligen „Mounting Instruction“ die Wärmeleitpastenschichtstärken
und die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit des Kühlkörpers beschrieben.
Empfohlene Wärmeleitpastendicken für SEMIKRON-Module mit Wärmeleitpaste (P12, Wacker-
Chemie, silikonhaltig) und HTC (ELECTROLUBE, silikonfrei):
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