Случай применения DowsilTM CN-8760 Теплопроводящий инкапсулянт в промышленном энергомодуле

По мере развития промышленных силовых модулей в направлении высокой плотности мощности и миниатюризации, проблемы отвода тепла становятся все более серьезными. Эффективные и надежные термопроводящие компаунды стали ключом к обеспечению долгосрочной стабильной работы модулей. Термопроводящий компаунд Dowsil™ CN-8760 от Dow, благодаря своей превосходной теплопроводности, удобству переработки и надежным электроизоляционным свойствам, стал идеальным выбором для таких применений. Данное исследование описывает его успешное применение в новом промышленном инверторном силовом модуле.

Dowsil™ CN-8760 представляет собой двухкомпонентный термопроводящий компаунд с соотношением смешивания 1:1, который отверждается при комнатной температуре или при нагреве, образуя темно-серый эластомер. Его основное преимущество заключается в балансе между превосходными технологическими характеристиками и надежными свойствами материала.

• Умеренная теплопроводность: Обладая теплопроводностью 0,66 Вт/мК, он эффективно отводит тепло, генерируемое силовыми устройствами (такими как IGBT, MOSFET), снижая температуру перехода кристалла и повышая способность модуля к циклическим нагрузкам и срок службы.

• Низкая вязкость, хорошая текучесть: Вязкость смеси составляет 2850 сП, обеспечивая хорошую текучесть для полного заполнения сложных внутренних структур и мелких зазоров модуля, инкапсуляции компонентов и выводов, а также снижая захват воздуха.
• Длительное время жизни: При 25°C время жизни смеси составляет до 120 минут, обеспечивая достаточное технологическое окно для ручного дозирования или автоматизированных производственных линий.
• Множественные варианты отверждения: Поддерживает отверждение при комнатной температуре (25°C), а также может быть ускорено нагревом (например, 40 минут при 50°C) для соответствия различным требованиям производственного цикла.

• Превосходная электроизоляция: Удельное объемное сопротивление >1E16 Ом*см, диэлектрическая прочность до 33 кВ/мм, обеспечивая надежную изоляционную защиту для высоковольтных цепей.
• Гибкий эластомер: Отвержденная твердость по Шору А составляет 52, образуя мягкий эластомер, который эффективно компенсирует напряжения, вызванные температурными циклами или механическими вибрациями, защищая чувствительные компоненты и паяные соединения.
• Сертификация высокой надежности: Сертифицирован по стандарту UL 94 V-0 по огнестойкости, что соответствует требованиям безопасности к огнестойкости материалов в промышленном оборудовании.

• Простота ремонта: В отличие от жестких компаундов, отвержденный силиконовый каучуковый эластомер можно разрезать и отделить острым лезвием, что облегчает доработку, ремонт или замену компонентов дефектных модулей, значительно снижая затраты на брак.

Промышленные инверторы являются ядром приводов двигателей. Силовые модули внутри них интегрируют множество высоковольтных, сильноточных коммутационных устройств, генерируют значительное тепло и часто работают в условиях вибрации и электрических помех. Требования к компаундам чрезвычайно строги.

• Теплопроводность и рассеивание тепла: Dowsil™ CN-8760 заливается внутрь корпуса силового модуля, плотно инкапсулируя тепловыделяющие компоненты, такие как IGBT и диоды. Его сеть теплопроводности быстро передает тепло от точечных источников по всему компаунду, который затем рассеивается на внешний радиатор через металлическую подложку или корпус модуля, эффективно снижая температуру горячих точек критических компонентов. Испытания показывают, что при тех же условиях эксплуатации модули, залитые CN-8760, имеют температуру перехода основного IGBT примерно на 15-20°C ниже, чем модули без заливки или с обычным термоинтерфейсом, что значительно повышает перегрузочную способность модуля и его долгосрочную надежность.

• Защита от влаги и пыли: Отверждается, образуя плотный эластомер, полностью герметизирующий внутреннюю часть модуля, предотвращая проникновение влаги, пыли и коррозионных газов. Соответствует требованиям защиты IP67 и выше, подходит для суровых промышленных условий (например, текстильная, горнодобывающая промышленность, наружные шкафы).
• Изоляция и выдерживаемое напряжение: Высокая диэлектрическая прочность и удельное объемное сопротивление обеспечивают безопасную изоляцию между внутренней высоковольтной шиной (до нескольких тысяч вольт) и низковольтными сигнальными линиями или металлическим корпусом внутри модуля, предотвращая образование проводящих дорожек и пробой, и обеспечивая безопасность системы.
• Механическая буферизация и демпфирование вибраций: Мягкая эластомерная текстура поглощает и рассеивает механические напряжения от вибрации при работе оборудования или внешних ударов, защищая хрупкие части, такие как кристаллы, проводники и паяные соединения, повышая долговечность модуля в условиях вибрации.

• Подходит для автоматизированного производства: Соотношение смешивания 1:1 устойчиво к ошибкам в соотношении смешивания, подходит для автоматического дозирования, смешивания и нанесения, обеспечивая стабильность партии. Длительное время жизни предотвращает риск преждевременного гелеобразования материала на производственной линии.
• Снижает общую стоимость: Нет необходимости в высокотемпературном, длительном отверждении, что экономит энергию и время. Превосходная ремонтопригодность снижает общий процент брака модулей из-за небольшого количества дефектов, предлагая более выгодную общую стоимость использования.

В данном применении для промышленного инверторного силового модуля термопроводящий компаунд Dowsil™ CN-8760 успешно решил проблему отвода тепла при высокой плотности теплового потока, одновременно обеспечивая превосходную электроизоляцию, защиту окружающей среды и механическую буферизацию. Его гибкая технологичность (длительное время жизни, опциональное отверждение при комнатной температуре/нагреве) идеально соответствует современным автоматизированным производственным линиям, а его ремонтопригодность обеспечивает большое удобство для производства и послепродажного обслуживания. Этот материал не только повышает плотность мощности, надежность и срок службы конечного продукта, но и помогает производителям оптимизировать эффективность производства и затраты. Для различных электронных устройств, требующих как теплового управления, так и защиты, таких как силовые модули, адаптеры, датчики и электронные блоки управления, Dowsil™ CN-8760 является надежным высокопроизводительным компаундом.