Degradation der Wärmeleitfähigkeit von Wärmeleitpasten unter mechanischer und thermischer Belastung

  • Eine effiziente Wärmeableitung der Leistungselektronik in Steuergeräten ist ein entscheidender Faktor um lokale Temperaturüberbelastungen zu vermeiden und somit eine dauerhafte Funktion der Elektronik über die Lebensdauer hinweg zu gewährleisten. Hierfür werden Wärmeleitmaterialien, sogenannte Thermal Interface Materials (TIM) eingesetzt. Die Materialeigenschaften dürfen sich demnach unter dem Einfluss von Feldbelastungen und Umgebungsbedingungen nicht verändern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher das Verhalten von Wärmeleitpasten, als eine Gruppe der TIM's, unter thermischer und mechanischer Belastung untersucht. Im Vordergrund stand dabei die Degradation der Wärmeleitfähigkeit. Mit Hilfe von In-situ Messmethoden wurde die Veränderung des Wärmewiderstands bzw. der Wärmeleitfähigkeit auf Grund der Materialalterung durch den Einfluss äußerer Randbedingungen systematisch analysiert. Eine Veränderung der Wärmeleitfähigkeit kann im Allgemeinen durch chemische oder physikalischeEine effiziente Wärmeableitung der Leistungselektronik in Steuergeräten ist ein entscheidender Faktor um lokale Temperaturüberbelastungen zu vermeiden und somit eine dauerhafte Funktion der Elektronik über die Lebensdauer hinweg zu gewährleisten. Hierfür werden Wärmeleitmaterialien, sogenannte Thermal Interface Materials (TIM) eingesetzt. Die Materialeigenschaften dürfen sich demnach unter dem Einfluss von Feldbelastungen und Umgebungsbedingungen nicht verändern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher das Verhalten von Wärmeleitpasten, als eine Gruppe der TIM's, unter thermischer und mechanischer Belastung untersucht. Im Vordergrund stand dabei die Degradation der Wärmeleitfähigkeit. Mit Hilfe von In-situ Messmethoden wurde die Veränderung des Wärmewiderstands bzw. der Wärmeleitfähigkeit auf Grund der Materialalterung durch den Einfluss äußerer Randbedingungen systematisch analysiert. Eine Veränderung der Wärmeleitfähigkeit kann im Allgemeinen durch chemische oder physikalische Alterungsvorgänge bzw. einer Kombination beider verursacht werden. Daher wurden im Verlauf der Arbeit Hypothesen für die Degradation der Wärmeleitfähigkeit von Wärmeleitpasten, verursacht durch thermische und mechanische Belastungen, aufgestellt. Mittels analytischer und optischer Untersuchungsmethoden konnten Rückschlüsse auf die aufgestellten Hypothesen gezogen und diese verifiziert werden. Durch die Variation der äußeren Einflussfaktoren, sowie der Untersuchung der Materialeigenschaften wurden Wirkmechanismen betrachtet und die Ergebnisse von Lebensdauerversuchen für die Modellierung der Materialien herangezogen.show moreshow less

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Metadaten
Author:Christine Fix
URN:urn:nbn:de:bvb:384-opus4-567233
Frontdoor URLhttps://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/56723
Advisor:Ferdinand Haider
Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of first Publication:2019
Publishing Institution:Universität Augsburg
Granting Institution:Universität Augsburg, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Date of final exam:2019/04/23
Release Date:2019/06/25
Tag:Wärmeleitpaste; Wärmeleitmaterialien
Thermal Interface Materials
GND-Keyword:Stoffeigenschaft; Wärmeleitfähigkeit; Thermische Belastung; Belastung <Mechanik>
Institutes:Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Physik
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät / Institut für Physik / Lehrstuhl für Experimentalphysik I
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 53 Physik / 530 Physik
Licence (German):Deutsches Urheberrecht