Bei CPUs, GPUs, Leistungselektronik und EV-Batteriesystemen ist Wärmeleitpaste die entscheidende Verbindung zwischen Chip und Kühlkörper.

Viele Ingenieure kennen jedoch das Problem: Nach längerer Betriebszeit steigt der Wärmewiderstand deutlich an. Beim Öffnen des Geräts ist die Wärmeleitpaste hart, trocken oder zeigt sogar den sogenannten Pump-out-Effekt.

In vielen Fällen liegt die Ursache nicht am Wärmeleitfüllstoff, sondern am falsch gewählten Basis-Silikonöl.

Warum fällt Wärmeleitpaste aus?

Wärmeleitpaste besteht hauptsächlich aus Wärmeleitfüllstoffen wie Aluminiumoxid oder Bornitrid sowie einem Silikonöl als Trägerfluid.

Wird herkömmliches Dimethyl-Silikonöl verwendet, können dessen niedermolekulare Bestandteile bei dauerhaft hohen Temperaturen langsam verdampfen.

Die Folgen:

• Die Wärmeleitpaste trocknet aus und wird hart.

• Die Füllstoffe verklumpen.

• Kleine Spalten zwischen Chip und Kühlkörper werden nicht mehr vollständig ausgefüllt.

• Der Wärmewiderstand steigt und die Kühlleistung nimmt ab.

Ein weiteres häufiges Problem ist der Pump-out-Effekt.

Durch die ständigen Temperaturwechsel dehnen sich Chip und Kühlkörper unterschiedlich aus. Ist das Silikonöl zu dünnflüssig, wird es mit der Zeit aus der Kontaktfläche herausgedrückt. Die Mitte trocknet aus, während sich Öl an den Rändern sammelt.

Die Lösung: Phenyl-Silikonöl

Immer mehr hochwertige Thermal Interface Materials (TIMs) setzen deshalb auf Phenyl-Silikonöl anstelle von herkömmlichem PDMS.

Die wichtigsten Vorteile:

• Hervorragende Temperatur- und Oxidationsbeständigkeit

• Sehr geringe Flüchtigkeit

• Deutlich bessere Beständigkeit gegen Pump-out

• Sehr gute Verträglichkeit mit Wärmeleitfüllstoffen

• Stabile Viskosität im Temperaturbereich von -40 °C bis 200 °C

Dadurch bleibt die Wärmeleitpaste auch unter langfristiger Hochtemperaturbelastung zuverlässig funktionsfähig.

Worauf sollte man bei Phenyl-Silikonöl achten?

Bei der Auswahl eines geeigneten Phenyl-Silikonöls sind vor allem diese Eigenschaften wichtig:

• Flüchtigkeit: unter 0,1 % (200 °C / 24 h) für eine lange Lebensdauer.

• Phenylgehalt: etwa 5–20 %, um Temperaturbeständigkeit und Kompatibilität optimal auszubalancieren.

• Viskosität: normalerweise 100–1000 cSt, abhängig vom Füllstoffgehalt und den Anforderungen an den Pump-out-Schutz.

• Aussehen: farblos und transparent, um eine hohe elektrische Isolationsleistung sicherzustellen.

Fazit

Das Austrocknen von Wärmeleitpaste ist kein unvermeidlicher Alterungsprozess, sondern häufig eine Folge der falschen Materialauswahl.

Herkömmliches PDMS ist zwar kostengünstig, stößt aber bei modernen Hochleistungsanwendungen aufgrund seiner höheren Flüchtigkeit und geringeren Migrationsbeständigkeit an seine Grenzen.

Mit niedrigflüchtigem Phenyl-Silikonöl lassen sich Pump-out-Effekte deutlich reduzieren, die Lebensdauer der Wärmeleitpaste verlängern und die Wärmeableitung langfristig stabil halten.

Wenn Sie niedrigflüchtiges Phenyl-Silikonöl oder technische Unterstützung für Wärmeleitpasten-Formulierungen suchen, unterstützen wir Sie gerne.

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