Toepassingsgeval van Dowsil™ CN-8760 Thermisch Geleidende Encapsulant in Industriële Vermogensmodule

Naarmate industriële vermogensmodules zich ontwikkelen richting hoge vermogensdichtheid en miniaturisatie, worden hun thermische afvoeruitdagingen steeds ernstiger. Efficiënte en betrouwbare thermisch geleidende inkapselingsmaterialen zijn de sleutel geworden tot het waarborgen van de langdurige stabiele werking van modules. Dow's Dowsil™ CN-8760 thermisch geleidend encapsulatiemateriaal, met zijn uitstekende thermische geleidbaarheid, gemakkelijke verwerkbaarheid en betrouwbare elektrische isolatie-eigenschappen, is een ideale keuze geworden voor dergelijke toepassingen. Deze casestudy beschrijft de succesvolle toepassing ervan in een nieuwe industriële inverter vermogensmodule.

Dowsil™ CN-8760 is een tweeledig, 1:1 mengverhouding thermisch geleidend encapsulatiemateriaal dat uithardt bij kamertemperatuur of met warmte om een donkergrijs elastomeer te vormen. Het kernvoordeel ligt in het balanceren van uitstekende verwerkingsprestaties met betrouwbare materiaaleigenschappen.

• Matige thermische geleidbaarheid: Met een thermische geleidbaarheid van 0,66 W/mK geleidt het effectief warmte die wordt gegenereerd door vermogenselektronica (zoals IGBT's, MOSFET's), waardoor de chipjunctietemperatuur wordt verlaagd en de vermogenscycli-capaciteit en levensduur van de module worden verbeterd.

• Lage viscositeit, goede vloeibaarheid: Gemengde viscositeit is 2.850 cP, wat een goede vloeibaarheid biedt om de complexe interne structuren en kleine openingen van de module volledig te vullen, componenten en pinnen te encapsuleren en luchtinsluiting te verminderen.
• Lange werktijd: Bij 25°C is de potlife van het gemengde materiaal maar liefst 120 minuten, wat een ruime verwerkingsvenster biedt voor handmatige dosering of geautomatiseerde productielijnoperaties.
• Meerdere uithardingsopties: Ondersteunt uitharding bij kamertemperatuur (25°C) en kan ook met warmte worden versneld (bijv. 40 minuten bij 50°C) om te voldoen aan verschillende productiecyclusvereisten.

• Uitstekende elektrische isolatie: Volume weerstand >1E16 ohm*cm, diëlektrische sterkte tot 33 kV/mm, wat betrouwbare isolatiebescherming biedt voor hoogspanningscircuits.
• Flexibel elastomeer: Gecureerde Shore A hardheid is 52, wat een zacht elastomeer vormt dat effectief spanningen buffert veroorzaakt door temperatuurcycli of mechanische trillingen, waardoor gevoelige componenten en soldeerverbindingen worden beschermd.
• Certificering met hoge betrouwbaarheid: UL 94 V-0 vlamclassificatie gecertificeerd, voldoet aan de veiligheidseisen voor materiaal vlamvertraging in industriële apparatuur.

• Gemak van reparatie: In tegenstelling tot stijve inkapselingsmaterialen kan het uitgeharde siliconenrubber elastomeer met een scherp mes worden gesneden en gepeld, wat nabewerking, reparatie of vervanging van defecte modules vergemakkelijkt, waardoor de schrootkosten aanzienlijk worden verlaagd.

Industriële omvormers zijn de kern van motorbesturingen. De vermogensmodules daarin integreren meerdere hoogspannings-, hoogstroom schakelapparaten, genereren aanzienlijke warmte en werken vaak in omgevingen met trillingen en elektrische interferentie. De eisen aan inkapselingsmaterialen zijn extreem streng.

• Thermische geleiding en warmteverspreiding: Dowsil™ CN-8760 wordt in de behuizing van de vermogensmodule gegoten, waarbij warmtegenererende componenten zoals IGBT's en diodes nauwkeurig worden ingekapseld. Het thermische geleidingsnetwerk transporteert snel warmte van puntwarmtebronnen door het inkapselingsmateriaal, dat vervolgens wordt afgevoerd naar de externe koellichaam via het metalen substraat of de behuizing van de module, waardoor de hotspot-temperatuur van kritieke componenten effectief wordt verlaagd. Tests tonen aan dat onder dezelfde bedrijfsomstandigheden, modules ingekapseld met CN-8760 een kern IGBT-junctietemperatuur hebben die ongeveer 15-20°C lager is dan niet-ingekapselde modules of modules die gewone thermische pasta gebruiken, wat de overbelastingscapaciteit en langetermijn betrouwbaarheid van de module aanzienlijk verbetert.

• Vocht- en stofbestendig: Hardt uit tot een dicht elastomeer, waardoor het interieur van de module volledig wordt afgedicht, waardoor het binnendringen van vocht, stof en corrosieve gassen wordt voorkomen. Het voldoet aan IP67 en hogere beschermingsniveaus, geschikt voor zware industriële omgevingen (bijv. textiel, mijnbouw, buitenkasten).
• Isolatie en spanningsweerstand: Hoge diëlektrische sterkte en volume weerstand zorgen voor veilige isolatie tussen de interne hoogspanningsbus (tot enkele duizenden volts) en laagspanningssignaallijnen of metalen behuizing binnen de module, waardoor tracking en doorslag worden voorkomen en de systeembetrouwbaarheid wordt gewaarborgd.
• Mechanische buffering en trillingsdemping: De zachte elastomere textuur absorbeert en verspreidt mechanische spanningen van trillingen van apparatuur of externe impact, waardoor kwetsbare onderdelen zoals chips, bonddraden en soldeerverbindingen worden beschermd, waardoor de duurzaamheid van de module in trillende omgevingen wordt verbeterd.

• Geschikt voor geautomatiseerde productie: De 1:1 mengverhouding is robuust tegen fouten in de mengverhouding, geschikt voor automatische doseer-, meng- en doseerapparatuur, wat zorgt voor consistentie per batch. De lange potlife vermijdt het risico op voortijdige gelering van het materiaal op de productielijn.
• Verlaagt de totale kosten: Geen behoefte aan uitharding bij hoge temperaturen en lange duur, wat energie en tijd bespaart. Uitstekende repareerbaarheid vermindert het totale afvalpercentage van modules als gevolg van een klein aantal defecten, wat een gunstigere totale gebruikskost biedt.

In deze toepassing voor een industriële inverter vermogensmodule heeft Dowsil™ CN-8760 thermisch geleidend encapsulatiemateriaal de thermische afvoeruitdaging onder hoge warmtefluxdichtheid succesvol aangepakt, terwijl het ook uitstekende elektrische isolatie, omgevingsbescherming en mechanische buffering bood. De flexibele verwerkbaarheid (lange potlife, optionele kamer temperatuur/warmte uitharding) past perfect bij moderne geautomatiseerde productielijnen, en de repareerbaarheid biedt veel gemak voor productie en after-sales onderhoud. Dit materiaal verbetert niet alleen de vermogensdichtheid, betrouwbaarheid en levensduur van het eindproduct, maar helpt fabrikanten ook de productie-efficiëntie en kosten te optimaliseren. Voor diverse elektronische apparaten die zowel thermisch beheer als bescherming vereisen, zoals vermogensmodules, adapters, sensoren en elektrische besturingseenheden, is Dowsil™ CN-8760 een betrouwbare hoogwaardige inkapselingsoplossing.