산업용 전력 모듈에 Dowsil™ CN-8760 열전도성 봉지재 적용 사례

산업용 전력 모듈이 고전력 밀도 및 소형화 방향으로 발전함에 따라 열 방출 문제는 점점 더 심각해지고 있습니다. 효율적이고 신뢰할 수 있는 열전도성 봉지재는 모듈의 장기적인 안정적인 작동을 보장하는 데 핵심이 되었습니다. Dow의 Dowsil™ CN-8760 열전도성 봉지재는 뛰어난 열 전도성, 편리한 가공성 및 신뢰할 수 있는 전기 절연 특성을 갖추고 있어 이러한 응용 분야에 이상적인 선택이 되었습니다. 이 사례 연구는 새로운 산업용 인버터 전력 모듈에 성공적으로 적용된 내용을 자세히 설명합니다.

Dowsil™ CN-8760은 두 부분으로 구성된 1:1 혼합 비율의 열전도성 봉지재로, 상온 또는 열을 사용하여 경화되어 짙은 회색의 엘라스토머를 형성합니다. 핵심 장점은 뛰어난 가공 성능과 신뢰할 수 있는 재료 특성의 균형을 맞추는 데 있습니다.

• 적절한 열 전도성: 열 전도성이 0.66W/mK로, IGBT, MOSFET와 같은 전력 장치에서 발생하는 열을 효과적으로 전도하여 칩 접합부 온도를 낮추고 모듈의 파워 사이클링 능력 및 수명을 향상시킵니다.

• 낮은 점도, 우수한 유동성: 혼합 점도는 2,850cP로, 모듈의 복잡한 내부 구조와 작은 틈을 완전히 채울 수 있는 우수한 유동성을 제공하여 부품과 핀을 봉지하고 공기 혼입을 줄입니다.
• 긴 작업 시간: 25°C에서 혼합 재료의 가사 시간은 최대 120분으로, 수동 디스펜싱 또는 자동 생산 라인 작업에 충분한 가공 시간을 제공합니다.
• 다양한 경화 옵션: 상온 경화(25°C)를 지원하며, 열 가속 경화(예: 50°C에서 40분)도 가능하여 다양한 생산 주기 요구 사항을 충족합니다.

• 뛰어난 전기 절연: 체적 저항률 >1E16 ohm*cm, 절연 파괴 강도 최대 33kV/mm로 고전압 회로에 대한 신뢰할 수 있는 절연 보호를 제공합니다.
• 유연한 엘라스토머: 경화 후 쇼어 A 경도는 52로, 온도 사이클링 또는 기계적 진동으로 인한 응력을 효과적으로 완충하는 부드러운 엘라스토머를 형성하여 민감한 부품과 솔더 조인트를 보호합니다.
• 고신뢰성 인증: UL 94 V-0 난연 등급 인증을 받아 산업 장비 재료의 난연성 안전 요구 사항을 충족합니다.

• 수리 용이성: 단단한 봉지재와 달리 경화된 실리콘 고무 엘라스토머는 날카로운 칼날로 절단하고 벗겨낼 수 있어 불량 모듈의 재작업, 수리 또는 부품 교체가 용이하며 스크랩 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

산업용 인버터는 모터 드라이브의 핵심입니다. 내부의 전력 모듈은 여러 개의 고전압, 고전류 스위칭 장치를 통합하여 상당한 열을 발생시키며 종종 진동 및 전기 간섭이 있는 환경에서 작동합니다. 봉지재에 대한 요구 사항은 매우 엄격합니다.

• 열 전도 및 열 확산: Dowsil™ CN-8760은 전력 모듈 하우징 내부에 봉지되어 IGBT 및 다이오드와 같은 열 발생 부품을 단단히 밀봉합니다. 열 전도 네트워크는 점 열원에서 봉지재 전체로 열을 신속하게 전달하고, 이는 모듈의 금속 기판 또는 하우징을 통해 외부 방열판으로 방출되어 핵심 부품의 핫스팟 온도를 효과적으로 낮춥니다. 테스트 결과, 동일한 작동 조건에서 CN-8760으로 봉지된 모듈은 봉지되지 않은 모듈이나 일반 열 그리스를 사용한 모듈보다 핵심 IGBT 접합부 온도가 약 15-20°C 낮아 모듈의 과부하 능력과 장기 신뢰성이 크게 향상되었습니다.

• 방습 및 방진: 밀폐된 엘라스토머로 경화되어 모듈 내부를 완전히 밀봉하고 습기, 먼지 및 부식성 가스의 침투를 방지합니다. IP67 이상의 보호 등급 요구 사항을 충족하며 열악한 산업 환경(예: 섬유, 광업, 실외 캐비닛)에 적합합니다.
• 절연 및 내전압: 높은 절연 파괴 강도와 체적 저항률은 모듈 내부의 고전압 버스바(수천 볼트까지)와 저전압 신호선 또는 금속 하우징 간의 안전한 절연을 보장하여 트래킹 및 절연 파괴를 방지하고 시스템 안전을 보장합니다.
• 기계적 완충 및 진동 감쇠: 부드러운 엘라스토머 질감은 장비 작동 진동 또는 외부 충격으로 인한 기계적 응력을 흡수하고 분산시켜 칩, 본딩 와이어, 솔더 조인트와 같은 취약한 부품을 보호하고 진동 환경에서 모듈의 내구성을 향상시킵니다.

• 자동 생산에 적합: 1:1 혼합 비율은 혼합 비율 오류에 강하여 자동 계량, 혼합 및 디스펜싱 장비에 적합하며 배치 일관성을 보장합니다. 긴 가사 시간은 생산 라인에서 재료의 조기 겔화를 방지합니다.
• 전체 비용 절감: 고온, 장시간 경화가 필요 없어 에너지와 시간을 절약합니다. 우수한 수리 용이성은 소수의 결함으로 인한 전체 모듈 스크랩률을 줄여 전반적인 사용 비용을 더욱 유리하게 만듭니다.

산업용 인버터 전력 모듈에 대한 이 적용 사례에서 Dowsil™ CN-8760 열전도성 봉지재는 고열 플럭스 밀도 하에서의 열 방출 문제를 성공적으로 해결했으며, 뛰어난 전기 절연, 환경 보호 및 기계적 완충 기능을 제공했습니다. 유연한 가공성(긴 가사 시간, 상온/열 경화 옵션)은 현대적인 자동 생산 라인에 완벽하게 부합하며, 수리 용이성은 생산 및 애프터 서비스 유지 보수에 큰 편의성을 제공합니다. 이 재료는 최종 제품의 전력 밀도, 신뢰성 및 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 제조업체가 생산 효율성과 비용을 최적화하는 데 도움을 줍니다. 전력 모듈, 어댑터, 센서 및 전기 제어 장치와 같이 열 관리 및 보호가 모두 필요한 다양한 전자 장치에 대해 Dowsil™ CN-8760은 신뢰할 수 있는 고성능 봉지 솔루션입니다.