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Aug
17

Optimale Wäremübertragung durch Beschichtung von Peltierelementen

Graphitfolien als Temperaturleiter bei thermoelektrischen Modulen

Optimale Wäremübertragung durch Beschichtung von Peltierelementen
Peltierelement mit Graphitfolie

Thermoelektrische Module, sogenannte Peltierelemente werden in verschiedenen Technologiebreichen zum Kühlen und Heizen verwendet. Im Gegensatz zur Temperierung durch Aggregate mit Kompressortechnologie werden Peltierelemente in solchen Segementen eingesetzt, bei denen Temperatur erheblich genauer geregelt werden muss. Für ein optimales Temperaturmanagement ist es z.B. in der Lasertechnologie oder im Bereich Medizintechnik notwendig, eine besonders gute Ausnutzung und damit Übertragung der Kälte oder Wärme zu erreichen.

Bei Peltierelementen, die äußerlich aus Keramik mit glatter Oberfläche bestehen, lassen sich unter dem Mikroskop immer noch kleine Unebenheiten feststellen, die eine bestmögliche Übertragung der generierten Wärme oder Kälte verschlechtern. Um die Übertragungsrate vom Element zur Temperierungsfläche zu verbessern, lassen sich bestimmte wärmeleitende Materialien auf ein Peltierelement aufbringen, die das Ergebnis des Temperaturtransportes dadurch verbessern, dass sie einerseits die Unebenheiten der Peltier-Oberfläche ausgleichen oder schlicht noch bessere wärmeleitende Eigenschaften aufweisen. Hierbei gibt es unterschiedliche Methoden.

Zum einen arbeitet man in diesem Technologiefeld mit sogenanntem Phasechange-Material. Dieses wird in Rasterform auf die Oberfläche eines thermoelektrischen Moduls flüssig aufgebracht und trocknet. Anschließend wird das Peltiermodul verbaut und dabei mit zu temperierenden Flächen fest verbunden. Bei Erwärmung wird das Phasechange-Material wieder flüssig und füllt Unebenheiten der Oberflächen auf beiden Seiten, also beim Peltiermodul genauso wie bei der zu temperierenden Fläche aus. Auf diese Weise steigt der Effizienzgrade der Temperaturübertragung.

Eine weitere Technologie zu einer Optimierung des Wärmeübertrags ist die Beschichtung der Peltiermodule mit Graphitfolien. Diese basieren auf 100 % reinem Graphit. Mit Wärmeleitwerten von 10-16 W/m-K in der Vertikalen und gar 150 W/m-K in der Horizontalen differenzieren sich diese Graphitfolien deutlich von marktüblichen Wärmeleitfolien und Pasten. Durch den äußerst hohen Wärmeleitwert in der Horizontalen sind diese Folien im Anwendungsfeld der Headspreader sehr interessant. Graphitfolien sind prädestiniert zum Einsatz bei anspruchsvollen Anwendungen, da sie eine hohe Temperaturstabilität von bis zu 400°C aufweisen.

uwe electronic, Hersteller von Kühlaggregaten mittels Peltiertechnologie, bietet in Zukunft Peltiermodule auch vorappliziert mit Graphitfolie an. Um unterschiedlichen Anwendungszwecken gerecht zu werden, sind die Graphitfolien in den Materialstärken von 0,13 mm bis 0,51 mm lieferbar. Vorteile für Kunden im Temperaturmanagement ist bei Bezug von Pletierlementen mit Graphitbeschichtung die Vermeidung von zeitraubenden Zusatzarbeiten im Rahmen des Fertigungsprozesses. Außerdem verbessert eine gleichbleibende Schichtdicke der Bauteile die Prozesssicherheit.

Ausführliche weitere Informationen finden Sie unter https://www.uweelectronic.de/de/temperaturmanagement-2/peltierelemente/hintergrundwissen.html beim Abschnitt “Interface Materialien”.

Die uwe electronic GmbH ist ein international tätiges Systemhaus mit Sitz in Unterhaching bei München. Unsere Kunden reichen vom mittelständischen Betrieb bis hin zu High-Tech-Konzernen in Deutschland und Zentraleuropa. Unsere Produktpalette umfasst Produkte und Lösungen aus den Bereichen Prüftechnik für Elektronik, Temperaturmanagement, Automatisierung und Elektronische Bauelemente. Unsere Kernkompetenz liegt in den Bereichen Federkontakte für das Prüfen von bestückten Leiterplatten, Steckverbinder mit gefederten Kontaktstiften und Temperaturmanagement.

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