Wärmeleitkleber wählen - wie kühlt man Bauteile richtig?
Wärmeleitende Klebstoffe verbinden Kühlkörper und Leistungsbauteile mechanisch fest und leiten zugleich Wärme ab. Dieser Ratgeber erklärt die Auswahl nach Wärmeleitfähigkeit (W/mK), elektrischer Isolation, Bondline-Dicke sowie die richtige Aushärtung und Verarbeitung.
Wärmeleitkleber ansehenWas macht einen Wärmeleitkleber aus?
Ein Wärmeleitkleber ist ein gefüllter Klebstoff, meist auf Epoxid- oder Silikonbasis, der Wärme aus Leistungsbauteilen in den Kühlkörper überführt und beide Teile dauerhaft verbindet. Kennwert ist die Wärmeleitfähigkeit in W/mK: Standard-Elektronikkleber liegen bei 0,5 bis 2 W/mK, hochgefüllte Typen erreichen 3 bis 10 W/mK.
Die Wärme wird durch keramische Füllstoffe wie Aluminiumoxid, Bornitrid oder Aluminiumnitrid transportiert. Metallgefüllte Kleber (Silber) leiten am besten, sind aber elektrisch leitfähig und daher nur für definierte Kontaktstellen geeignet.
Isolieren oder leiten - welcher Typ passt?
Die wichtigste Weiche ist die elektrische Eigenschaft. Muss die Klebeschicht die beiden Teile elektrisch trennen, etwa ein Transistorgehäuse gegen einen geerdeten Kühlkörper, wählen Sie einen elektrisch isolierenden Kleber mit einem Durchgangswiderstand über 10¹² Ω·cm und ausreichender Durchschlagfestigkeit.
- Isolierend (Al₂O₃, Bornitrid): trennt elektrisch, ideal für TO-Gehäuse auf geerdetem Kühlkörper.
- Leitfähig (silbergefüllt): niedrigster Wärmewiderstand, aber elektrisch leitend - nur wo Kontakt gewollt ist.
- Silikonbasis: flexibel, gut bei grossen Temperaturhüben und unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten.
- Epoxidbasis: hohe Festigkeit und Chemikalienbeständigkeit, aber steifer.
Wie erreicht man eine dünne, blasenfreie Fuge?
Der beste Kleber nützt wenig bei falscher Verarbeitung. Reinigen Sie beide Flächen fettfrei, tragen Sie eine dünne, gleichmässige Schicht auf und fügen Sie mit leichtem Druck, damit die Bondline dünn und blasenfrei bleibt. Eingeschlossene Luft wirkt wie ein Isolator und verschlechtert die Kühlung deutlich.
Einkomponentige Kleber (1K) härten bei Raumtemperatur oder unter Wärme, sind einfach zu dosieren und gut für kleine Serien. Zweikomponentige Systeme (2K) erreichen höhere Festigkeit und schnellere Aushärtung, erfordern aber exaktes Mischungsverhältnis und Topfzeit-Kontrolle.
- Flächen mit Isopropanol reinigen und vollständig ablüften lassen.
- Punkt- oder Raupenauftrag so wählen, dass beim Fügen die ganze Fläche benetzt wird.
- Fixierung bis zur Handfestigkeit sicherstellen (Klammer, Feder, Schablone).
- Herstellerangaben zu Topfzeit, Aushärtezeit und Temperatur einhalten.
- Bei Wärmeaushärtung Rampen fahren, um Spannungen und Blasen zu vermeiden.
Häufige Fragen
Wärmeleitkleber oder Wärmeleitpaste - was ist der Unterschied?
Paste stellt nur den thermischen Kontakt her und braucht eine separate mechanische Befestigung. Kleber verbindet die Teile zusätzlich dauerhaft, ersetzt also Schraube oder Clip, lässt sich aber nicht zerstörungsfrei lösen.
Wie viel W/mK brauche ich?
Für einfache Anwendungen genügen 0,5 bis 1 W/mK. Für Leistungshalbleiter, LED-Module oder Netzteile sind 2 bis 3 W/mK sinnvoll, bei sehr hoher Verlustleistung mehr. Entscheidend ist zusätzlich eine dünne, blasenfreie Klebefuge.
Muss der Kleber elektrisch isolieren?
Nur wenn die verbundenen Teile getrennt bleiben sollen, etwa ein spannungsführendes Gehäuse auf geerdetem Kühlkörper. Dann brauchen Sie einen isolierenden Typ. Silbergefüllte Kleber leiten Strom und dürfen dort nicht eingesetzt werden.
Wie dick sollte die Klebeschicht sein?
So dünn wie möglich, typisch 50 bis 150 µm. Jede zusätzliche Dicke erhöht den Wärmewiderstand. Wichtiger als eine hohe W/mK-Zahl ist oft eine gleichmässige, dünne und blasenfreie Fuge.
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