کاربرد گریس سیلیکون رسانای حرارتی برای سیستم محرکه الکتریکی خودروهای انرژی نو

مقدمة: تحديات اختيار الشحم الحراري لإدارة الحرارة في المركبات الكهربائية الجديدة (NEV)

في الإدارة الحرارية لأنظمة الدفع الكهربائي للمركبات الكهربائية الجديدة (NEV)، تحدد كفاءة تبديد الحرارة لأشباه الموصلات القوية (مثل وحدات IGBT و SiC) مباشرةً أداء السيارة وموثوقيتها. وباعتباره الوسيط الحاسم الذي يربط الشريحة بالمشتت الحراري، فإن اختيار شحم الواجهة الحرارية له أهمية قصوى. يمكن للشحم ذي الموصلية الحرارية العالية أن يقلل بشكل فعال من مقاومة التلامس الحراري، مما يضمن بقاء تبديد حرارة IGBT وتوصيل الحرارة لوحدات SiC ضمن الحدود الآمنة. تستكشف دراسة الحالة هذه كيف اختارت شركة مصنعة للمركبات الكهربائية الجديدة علميًا معجونًا حراريًا للإلكترونيات القوية في عاكس لحل تحديات الإدارة الحرارية في ظل ظروف التشغيل القصوى.

وصف سيناريو التطبيق: بيئة حرارية قاسية في العواكس

يتميز العاكس في نظام الدفع الكهربائي لشركة تصنيع المركبات الكهربائية الجديدة هذه بمساحة داخلية مدمجة، حيث تولد وحدات IGBT/SiC كثافة تدفق حراري عالية للغاية أثناء ذروة خرج الطاقة. نظرًا للاهتزاز المستمر أثناء القيادة والإجهاد الميكانيكي الناجم عن عدم تطابق معاملات التمدد الحراري بين وحدة الطاقة والمشتت الحراري، فإن الشحوم الحرارية التقليدية تكون عرضة بشكل كبير لـ "تأثير الضخ" أو نزيف الزيت. هذا لا يؤدي فقط إلى جفاف وفشل مادة الواجهة الحرارية، بل يؤدي أيضًا إلى ظهور نقاط ساخنة محلية، مما يهدد سلامة القيادة بشدة. لذلك، يتطلب النظام مقاومة زحف ومقاومة ضخ واستقرارًا طويل الأمد للدورة الحرارية استثنائيين من المعجون الحراري للإلكترونيات القوية.

توصية المنتج وحل المطابقة: استراتيجية الجمع بين G-776 و G-775/G-777

لمعالجة المتطلبات المعقدة لنظام الدفع الكهربائي، نوصي بحل تركيبي باستخدام شحم Shin-Etsu: استخدام G-776 كمادة واجهة حرارية أساسية، مدعومة بـ G-775 أو G-777 للتعزيز أو التصميم المتمايز في مناطق محددة. يحافظ G-776، المخفف بمذيبات الأيزوبارافين، على لزوجة منخفضة (58 باسكال ثانية) لسهولة التوزيع الآلي مع إظهار مقاومة ضخ وأداء زحف فائقة مقارنة بالمنتجات ذات الأغراض العامة، مما يجعله مثاليًا للواجهات الحرارية عالية الموثوقية مثل IGBT ووحدات المعالجة المركزية. بالنسبة للمناطق الطرفية التي تتعرض لإجهاد ميكانيكي أكبر أو تتطلب أقصى قدر من الموثوقية طويلة الأمد، يمكن إقران G-775 ذي اللزوجة العالية (500 باسكال ثانية) أو G-777 ذي الخصائص الفيزيائية المستقرة للغاية لبناء حاجز حماية حراري متعدد الطبقات.

تحليل مقارنة المنتجات: المعلمات الرئيسية لثلاثة شحوم حرارية بيضاء

لإظهار أساس الاختيار بشكل أكثر سهولة، تقارن الطاولة التالية المعلمات الأساسية لثلاثة شحوم حرارية بيضاء: G-775 و G-776 و G-777. يحقق G-776 أفضل توازن بين الموصلية الحرارية (3.1 واط/متر كلفن) وسهولة التطبيق؛ يوفر G-775 أقصى مقاومة للضخ بكثافته النوعية العالية ولزوجته العالية؛ بينما يضمن G-777 عمر خدمة يصل إلى عشر سنوات مع محتوى متطاير منخفض للغاية (0.1٪).

نتائج التنفيذ والبيانات: تقليل المقاومة الحرارية وتمديد العمر الافتراضي

بعد تقديم حل شحم Shin-Etsu مع G-776 كمادة أساسية و G-777 كمادة ثانوية، أظهر العاكس أداءً ممتازًا أثناء اختبارات التشغيل المستمر عند درجة حرارة وصلة 150 درجة مئوية. تشير البيانات المقاسة إلى أن المقاومة الحرارية للواجهة لوحدة IGBT انخفضت بنسبة 18٪ تقريبًا مقارنة بالجيل السابق من الشحم ذي الأغراض العامة، وانخفضت درجة حرارة الوصلة القصوى بمقدار 4.5 درجة مئوية. بعد 2000 ساعة من اختبارات الصدمات الحرارية والرطوبة العالية ودرجات الحرارة العالية، لم يتم ملاحظة أي نزيف زيت أو جفاف كبير عند واجهة G-776. تم الحفاظ على معدل نمو المقاومة الحرارية أقل من 5٪، مما يلبي تمامًا متطلبات الإدارة الحرارية لدورة الحياة الكاملة للمركبات الكهربائية الجديدة لمدة 15 عامًا / 300000 كم.

الأسئلة الشائعة: أسئلة متكررة

1. لماذا لا يمكن استخدام الشحم الحراري ذي الأغراض العامة مباشرة في أنظمة الدفع الكهربائي للمركبات الكهربائية الجديدة؟

الشحم ذو الأغراض العامة عرضة لتأثير الضخ تحت الاهتزاز المستمر والتمدد/الانكماش الحراري، مما يؤدي إلى فشل التبريد. يجب أن تستخدم أنظمة الدفع الكهربائي معجونًا حراريًا للإلكترونيات القوية مع مقاومة زحف وضغط عالية.

2. هل سيؤثر اللزوجة المنخفضة لـ G-776 على الموثوقية طويلة الأمد؟

لا. يستخدم G-776 تركيبة مذيب خاصة؛ لزوجته الأولية المنخفضة تسهل التطبيق الآلي، وبعد تبخر المذيب، تتفوق مقاومته للزحف ونزيف الزيت على معظم المنتجات ذات الأغراض العامة، المصممة خصيصًا لسيناريوهات الموثوقية العالية مثل IGBTs.

3. متى يجب اختيار G-775 بدلاً من G-776؟

عندما تتعرض منطقة التطبيق لإجهاد ميكانيكي شديد، أو عندما يكون للمشتت الحراري تسطيح ضعيف يتطلب خط ربط أسمك لملء الفجوات، توفر لزوجة G-775 العالية (500 باسكال ثانية) وكثافته النوعية العالية أقصى مقاومة للضخ ودعمًا هيكليًا.

4. كيف يؤثر المحتوى المتطاير للشحم الحراري على النظام؟

يسبب المحتوى المتطاير العالي جفاف الشحم وتصلبه في درجات الحرارة العالية، مما يزيد من المقاومة الحرارية. مع محتوى متطاير يبلغ 0.1٪ فقط، يضمن G-777 خصائص فيزيائية مستقرة لمدة تصل إلى عشر سنوات عند 200 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا لأنظمة الدفع الكهربائي التي لا تحتاج إلى صيانة.

5. كيف يتم تقييم توافق تطبيق شحم Shin-Etsu؟

اللزوجة المنخفضة لـ G-776 تجعله متوافقًا تمامًا مع العمليات الآلية مثل التوزيع والطباعة بالشاشة الحريرية. كما أنه يظهر ترطيبًا ممتازًا قبل المعالجة، مما يملأ بفعالية الفجوات على المستوى المجهري لتقليل مقاومة التلامس الحراري.

6. هل هذا الحل التركيبي مناسب لتبديد حرارة وحدات SiC؟

بالتأكيد. تتمتع وحدات SiC بكثافة تدفق حراري أعلى ومتطلبات أكثر صرامة لمواد الواجهة. يتمتع مزيج G-776/G-777 باستقرار ممتاز في درجات الحرارة العالية ومقاومة حرارية منخفضة، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتوصيل الحرارة لوحدات SiC.

الخاتمة وإرشادات الاتصال

في الإدارة الحرارية لأنظمة الدفع الكهربائي للمركبات الكهربائية الجديدة، يعد اختيار شحم الواجهة الحرارية المناسب حجر الزاوية لضمان استقرار النظام على المدى الطويل. من خلال الجمع العلمي بين G-776 و G-775/G-777، يمكن حل نقاط الألم المتمثلة في الضخ والجفاف في تبديد حرارة IGBT وتوصيل الحرارة لوحدات SiC بشكل فعال.