Der Trend ist eindeutig: Smartphones, Tablets, Smartwatches & Co. werden mit jeder neuen Gerätegeneration leistungsfähiger. Doch mit schnelleren Rechenprozessoren, brillanteren Displays und ausdauernderen Akkus steigt auch die potenzielle Wärmeentwicklung. Und dies umso stärker, je kleiner ein Gerät ist. Hohe Außentemperaturen oder direkte Sonneneinstrahlung bringen schnell noch etwas „on top“, so dass schon mal zwischen 70 und 90 Grad entstehen können. Ergo müssen sich die Handy-Hersteller unter dem Stichwort Thermisches Management einiges zur Abkühlung einfallen lassen, damit die mobilen Alleskönner zuverlässig funktionieren und ihr wertvolles „Innenleben“ keinen Schaden nimmt.
„Hitzefrei“ für Handys
Märkte
Videos drehen, Fotos posten, online shoppen, mit Freunden chatten. Vielleicht sogar mal telefonieren… Smartphones sind Hightech-Geräte. Viel Elektronik auf kleinsten Raum bedeutet aber auch: Handys im Hitzestress – rund um die Uhr. Damit ihre Funktionalität erhalten bleibt, übernehmen extrem dünne Spezial-Klebebänder eine Doppelrolle: Sie verbinden Bauteile fest miteinander und sorgen für Thermisches Management. Irgendwie eine coole Sache.
Thermisches Management im Handy-Gehäuse
Herzstück des Thermischen Managements sind Kühlsysteme, die im Hintergrund arbeiten, während Nutzer ihre smarten Begleiter auf Temperatur bringen. Aufgrund des geringen Volumens von Smartphones und Tablets scheiden aktive Kühltechniken wie Lüfter oder elektrothermische Peltier-Elemente jedoch aus. Daher ist passive Wärmeableitung das bevorzugte physikalische Prinzip in Kühlsystemen. Unterschiedliche Technologien kommen hierfür infrage: Heat Sink, das sind Wärmeleiter mit großer Oberfläche z.B. aus Aluminium; Heat Spreader wie dünnes Blech aus Kupfer oder Aluminium; oder Heat Pipe, wozu geschlossene, dünnwandige Rohre aus thermisch hochleitfähigem Material, gefüllt mit verdampfbarer Flüssigkeit wie Wasser, gehören.
Doppelseitige Tapes zur Wärmeableitung
Was jedes Kühlsystem braucht, sind „Brücken“ zum Abtransport der Verlustwärme, sogenannte Thermal Interface Materials (TIMs). Und hier kommen neben anderen Materialien auch Spezial-Klebebänder von tesa (sogenannte Thermal Management Tapes TMT) zum Einsatz. Ihr Vorteil: Sie sorgen zum einen für den festen Zusammenhalt von Bauteilen im Smartphone. Zum anderen schließen sie Lücken und beseitigen Lufteinschlüsse. Das ist wichtig, da Luft als sehr schlechter Wärmeleiter die Gefahr eines Wärmestaus erhöht.
Mit seinen unterschiedlichen Klebeband-Anwendungen ist tesa seit vielen Jahren ein gefragter Zulieferer der weltweiten Elektronikindustrie – allein bis zu 70 tesa Tapes können in einem Smartphone stecken. Ständig werden die zur Wärmeableitung geeigneten Produkte weiterentwickelt. „Wir setzen doppelseitige Klebebänder ein und reichern diese mit Keramik-Partikeln an. Dabei sind sie nicht dicker als ein durchschnittliches menschliches Haar“, erklärt Minyoung Bai. Er arbeitet für den tesa Geschäftsbereich Electronics in Südkorea und ist als Leiter des Labors für leitfähige Tapes der Experte im Unternehmen.
"Wir setzen doppelseitige Klebebänder ein und reichern diese mit Keramik-Partikeln an. Dabei sind sie nicht dicker als ein durchschnittliches menschliches Haar.“
Minyoung Bai
Lab Manager R&D, Geschäftsbereich Electronics
Produktentwicklung auf drei Kontinenten
Dass Bai und viele seiner Kollegen in der Produkt- und Technologie-Entwicklung auch weiterhin ausreichend „Betriebstemperatur“ haben, dafür sorgen die globalen Gerätehersteller und deren Zulieferer: Sie fordern immer dünnere Tapes mit immer mehr Zusatzfunktionen bzw. Nutzen. Letztlich sind effiziente Wärmerouten in den Smartphones eine der großen Herausforderungen, wie Laborleiter Bai betont: „Um die Wärme schneller durch das Klebeband zu leiten, können wir zwei große Hebel bei der Produktentwicklung betätigen: zum einen, die Wärmeleitfähigkeit erhöhen, und zum anderen, die Tapes dünner machen.“
Minyoung Bai, tesa Experte für Thermal Interface Materials (TIMs).
„Wir verstehen uns als Technologiepartner für unsere Kunden."
Carsten Meyer-Rackwitz
Leiter des Geschäftsbereichs Electronics
Carsten Meyer-Rackwitz unterstreicht die Vorteile von Tapes als Thermal Interface Materials (TIMs)
Eine Aufgabe, die tesa mit seiner jahrzehntelangen Expertise selbstbewusst annimmt: „Wir verstehen uns als Technologiepartner für unsere Kunden. Dank unserer Entwicklungszentren in Deutschland, China, USA uns seit letztem Jahr auch Südkorea können wir schnell auf neue Anforderungen reagieren und in enger Abstimmung mit unseren Kunden innovative Klebelösungen entwickeln“, sagt Carsten Meyer-Rackwitz, Leiter des tesa Geschäftsbereichs Electronics. Um das Wachstumspotenzial auf dem noch jungen Markt wärmeleitender Tapes muss man sich nicht sorgen, denn: Hohe Verklebungsfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit, extrem dünne und glatte Klebeschichten sowie einfache und saubere Anbringung machen Tapes von tesa zu einer Kombination, mit der Global Player im wahrsten Wortsinn rechnen können.
Smartphones
Rund drei Milliarden Menschen weltweit nutzen ein Smartphone – Tendenz steigend. Bei der Montage von Bauteilen für die mobilen Alleskönner kommen bis zu 200 Klebebänder zum Einsatz. Rund 70 Tapes steuert tesa für unterschiedliche Anwendungen bei, unter anderem zur transparenten Verklebung einzelner Schichten im Display, elektrisch leitfähige, strahlungsreduzierende Klebebänder oder Tapes zur Fixierung von Akkus. Ihre Stärke variiert dabei zwischen 5 und 500 Mikrometern (µm), umgerechnet 0,005 bis 0,5 Millimeter. Vorteile von Klebebändern: Sie sparen Gewicht und Platz, sind in der Herstellung schnell und einfach zu verarbeiten. Einige der verwendeten Tapes eignen sich zusätzlich zur Wärmeableitung (Thermal Interface Materials).
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