Wärmeleitende Isolatoren

Ein wärmeleitender Isolator ist eine dünne Folie, die gleichzeitig Wärme überträgt und elektrischen Strom blockiert. Sie wird zwischen einem spannungsführenden Halbleiter (TO-220-Transistor, IGBT-Modul, MOSFET-Die) und einem geerdeten Kühlkörper platziert. Dadurch kann die Abwärme in den Kühlkörper fließen, während verhindert wird, dass die interne Spannung des Bauteils zum Gehäuse kurzgeschlossen wird. Die beiden Spezifikationen, die hierbei zusammen von Bedeutung sind, sind die Wärmeleitfähigkeit (W/m·K) und die Durchschlagsfestigkeit (kV/mm) – keiner der beiden Werte ist für diese Produktklasse isoliert betrachtet aussagekräftig.

Verwenden Sie eine dielektrische TIS-Folie immer dann, wenn an der Montagelasche oder dem Substrat der Wärmequelle Spannung anliegt. Diskrete TO-220/247-Gehäuse, IGBT-Module in Wechselrichtern, HF-Leistungsverstärker auf geerdeten Chassis – alle benötigen zusätzlich zur Wärmeübertragung eine Isolation. Ein normales Silikon-TIF-Gap-Pad ist bei hohen Spannungen elektrisch leitfähig und würde das Bauteil zum Kühlkörper kurzschließen. Ist die Wärmequelle hingegen bereits isoliert (z. B. eine CPU mit interner Die-zu-Gehäuse-Isolation), bietet ein TIF-Pad eine höhere Leitfähigkeit für den gleichen Preis.

Die Faustregel lautet: 2× die Betriebsspannung plus eine Sicherheitsmarge von 25 %. Überprüfen Sie dies anschließend anhand der Kriech- und Luftstreckentabellen der IEC 60664-1 / 61800-5 für Ihre Isolationsklasse. Ein 600 V IGBT-Modul erfordert typischerweise eine Durchschlagsfestigkeit von ≥ 4 kV über die Isolatordicke; ein 1200 V SiC-Modul benötigt ≥ 6 kV. Die TIS800-Familie deckt bis zu 6 kV bei einer Dicke von 0,30 mm ab. Verlassen Sie sich nicht auf einen einzigen Testimpuls – Teilentladung und Langzeitalterung sind für die Produktionsqualifizierung von Bedeutung.

TIS100 ist ein Allzweck-Isolator aus Silikonkautschuk auf Glasfaserbasis für die Kühlung kommerzieller diskreter Bauteile – TO-220, TO-247, TO-263 – bei einer Betriebsspannung von 100–600 V. TIS800 zielt auf industrielle Hochspannungsmodule ab: IGBTs, SiC, EV-Traktionswechselrichter mit 600–1200 V Betriebsspannung und einer Durchschlagsfestigkeit von 4–6 kV. TIS300 ist ein spezieller leitfähiger Typ (graphit-/nickelbeschichtet) für kombinierte EMI-Abschirmung und Wärmeübertragung und ist KEIN dielektrischer Isolator, obwohl er in dieser Kategorie aufgeführt ist.

Ja. Die meisten TIS-Folien werden auf dem Trägermaterial angestanzt (Kiss-Cut) und sind optional mit einer Haftklebebeschichtung (PSA) für eine SMT-ähnliche Platzierung auf dem Kühlkörper vor der Modulmontage erhältlich. Die Toleranz beträgt bei Serienwerkzeugen typischerweise ±0,1 mm für die Außenkontur und ±0,05 mm für die Lochpositionen. Senden Sie uns eine DXF- oder STEP-Datei; die Lieferzeiten für Werkzeuge werden projektbezogen angegeben. PSA-beschichtete Teile haben eine begrenzte Haltbarkeit – bitte überprüfen Sie dies im Datenblatt.

Klassische Glimmerscheiben bieten eine gute Durchschlagsfestigkeit und einen günstigen Preis, erfordern aber eine separate Schicht Wärmeleitpaste und sind bei der Handhabung spröde – bei zu hohem Anzugsdrehmoment brechen sie. Moderne TIS-Isolatoren aus Silikonkautschuk auf Glasfasergewebe integrieren die dielektrische Schicht mit einer inhärenten Oberflächenanpassungsfähigkeit, wodurch Wärmeleitpaste überflüssig wird, die Montage vereinfacht wird und ein wiederholgenauerer Wärmewiderstand nach Temperaturwechseln erzielt wird. In den meisten neuen Designs werden Glimmerscheiben durch Folien der TIS-Klasse ersetzt.