WACKER Wärmeleitpaste & Co. perfekt dosieren

Dr. Markus Jandke, WACKER (Quelle: ViscoTec)

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? Jede Menge Fragen konnten im Rahmen eines Interviews beantwortet werden: Franz Kamhuber von ViscoTec im Gespräch mit Dr. Markus Jandke, Technical Manager Electronics Industrial Solutions Business Unit Engineering Silicones bei WACKER.

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. Gemeinsam konnten bereits viele erfolgreiche Dosiertests absolviert werden.

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) einer Wärmeleitpaste von WACKER? Wie hoch ist der Füllstoffanteil in Ihren Produkten?
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), während Gap Filler bei Raumtemperatur aushärten, deutlich weicher bleiben und in der Anwendung permanenter thermischer Kontakt durch Fixierung oder Verdrückung aufrechterhalten wird.

Dosierbeispiele: Raupenauftrag von WACKER Wärmeleitpaste für die Elektronikindustrie (Quelle: ViscoTec)

Um das Eigenschaftsspektrum aber auch die Verarbeitungseigenschaften gewährleisten zu können, müssen Füllstoffe und deren Eigenschaften spezifisch abgestimmt werden auf innovative Silikonformulierungen. 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 Wärmeleitpaste mit deren Funktionalität zusammen?
Dr. Markus Jandke: Die Füllstoffpartikel müssen sich berühren, um Wärme übertragen zu können. 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 Dosiertechnikherstellern für WACKER? Und was zeichnet die enge Kooperation mit ViscoTec aus?
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 unverzichtbar, dass die Dosierbarkeit auf industrieller Anlagentechnik im Detail getestet wurde. 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 die hervorragende Verarbeitbarkeit unserer SEM TC Produkte.