Endüstriyel 5G İletişim Güç Kaynağı Modüllerinde Yüksek Performanslı Silikon Kapsülleyici DOWSIL™ 170

5G teknolojisinin hızla ilerlemesiyle birlikte, altyapısı, özellikle iletişim baz istasyonlarındaki güç kaynağı modülleri, benzeri görülmemiş taleplerle karşı karşıya kalmaktadır. Bu modüller, aşırı sıcaklık dalgalanmaları, yüksek frekanslı titreşim, nem ve toz gibi zorlu koşullar altında güvenilir ve sürekli olarak çalışmalı, aynı zamanda yüksek güç yoğunluğu ve uzun süreli elektriksel yalıtım güvenilirliği altında etkili ısı dağılımı sağlamalıdır. Tanınmış bir iletişim ekipmanı üreticisi (bundan sonra "müşteri" olarak anılacaktır), yeni nesil endüstriyel sınıf 5G baz istasyonu güç kaynağı modüllerini tasarlarken bu ciddi zorluklarla karşılaştı.

​​Zorluklar ve Gereksinimler:​​

Müşterinin güç modülü, yüksek frekanslı transformatörler, güç indüktörleri, MOSFET'ler ve hassas kontrol IC'leri gibi hassas bileşenleri entegre ediyordu. Geleneksel epoksi reçine kapsülleyicilerle yapılan ilk testler önemli sorunları ortaya çıkardı: İlk olarak, kürlenmiş epoksi reçinenin yüksek sertliği ve yüksek modülü, yoğun termal döngüler (-40°C ila +85°C) sırasında, epoksi, bileşenler, PCB ve metal muhafaza arasındaki termal genleşme katsayısı (CTE) uyumsuzluğundan dolayı önemli iç gerilimler oluşturdu. Bu, çok katmanlı seramik kapasitörlerde (MLCC'ler) mikro çatlaklara veya kırılmalara ve lehim bağlantısı yorulma arızalarına yol açtı. İkinci olarak, iç sıcak noktalar ortaya çıktı ve geleneksel kapsülleyicinin yetersiz termal iletkenliği (yaklaşık 0,2 W/mK), kritik güç cihazlarının aşırı ısınmasına neden olarak genel ömrü ve verimliliği tehlikeye attı. Aynı anda mükemmel gerilim emilimi, iyi termal iletkenlik, kolay onarılabilirlik ve UL sertifikalı alev geciktiricilik sağlayabilen bir malzemeye acilen ihtiyaçları vardı.

​​Malzeme Seçimi: DOWSIL™ 170 Silikon Elastomer​​

Kapsamlı değerlendirme ve titiz testlerden sonra, müşteri nihayet çözüm olarak Dow'un DOWSIL™ 170 iki bileşenli silikon kapsülleyicisini seçti. Karar, onun olağanüstü kapsamlı özelliklerine dayanıyordu:

1. 1. 1.

      ​​Mükemmel Esneklik ve Gerilim Giderme:​​ DOWSIL™ 170, 47 Shore A sertliğinde yumuşak bir elastomere kürlenir. Düşük modülü, termal ve mekanik gerilimi etkili bir şekilde emer ve dağıtır, hassas bileşenler için bir "koruyucu yastık" gibi davranır ve CTE uyumsuzluğundan kaynaklanan arızaları tamamen ortadan kaldırır.

   2. 2.

      ​​İyi Termal İletkenlik:​​ 0,48 W/mK termal iletkenliğe sahip olup, yaygın kapsülleyicilerden önemli ölçüde daha yüksektir, güç cihazlarından metal muhafazaya ısıyı verimli bir şekilde aktarır, iç çalışma sıcaklıklarını düşürür ve güç yoğunluğunu ve uzun süreli güvenilirliği artırır.

   3. 3.

      ​​Olağanüstü Elektriksel Yalıtım:​​ Son derece yüksek hacimsel direnci (>5,6×10¹⁷ Ω·cm) ve 472 V/mil (18 kV/mm) dielektrik dayanımı, yüksek voltajlı, yüksek yoğunluklu devreler için kalıcı ve güvenilir yalıtım koruması sağlar, nemli ortamlarda kaçak akımı veya kısa devreleri önler.

   4. 4.

      ​​Kolay İşleme ve Onarılabilirlik:​​ 1:1 karışım oranı, ölçüm ve karıştırma işlemlerini büyük ölçüde basitleştirir, üretim karmaşıklığını ve atığı azaltır. 2135cP'lik karışık viskozitesi, iyi akışkanlık sunarak karmaşık geometrilerin ve ince boşlukların tamamen nüfuz etmesini ve dolmasını sağlar. Önemli olarak, bir modülün yeniden çalışılması gerekiyorsa, kürlenmiş silikon hassas bir şekilde kesilebilir ve soyulabilir. Bileşenler onarılabilir ve alan yeniden doldurulabilir, bu da satış sonrası maliyetleri önemli ölçüde azaltır—sert epoksiler üzerinde açık bir avantaj sağlar.

   5. 5.

      ​​Güvenilir Alev Geciktiricilik ve Sertifikalar:​​ DOWSIL™ 170, UL 94 V-0 sertifikalıdır ve demiryolu standardı EN 45545-2 (HL3 seviyesi) ile uyumludur ve endüstriyel uygulamalar için sıkı güvenlik gereksinimlerini karşılar.

​​Uygulama Süreci:​​

Müşterinin otomatik üretim hattında, süreç aşağıdaki gibiydi:

1. 1. 1.

      ​​Hazırlık ve Karıştırma:​​ A ve B bileşenleri soğuk depolamadan oda sıcaklığına getirildi. Daha sonra otomatik dağıtım ekipmanı kullanılarak 1:1 hacim oranında hassas bir şekilde ölçüldü ve karıştırıldı.

   2. 2.

      ​​Potting (Doldurma):​​ Homojen olarak karıştırılmış sıvı, monte edilmiş bileşenleri içeren güç modülü muhafazasına dağıtıldı. Uygun akışkanlığı sayesinde, malzeme tüm boşlukları kolayca doldurdu ve ek vakum gaz giderme (bu özel yapı için) ihtiyacı olmadan her hassas bileşeni kapsülledi.

   3. 3.

      ​​Kürleme:​​ Üretim verimliliğini artırmak için, modüller tam kürleme için 70°C'lik bir fırına 25 dakika süreyle yerleştirildi. Alternatif olarak, 24 saat boyunca 25°C'de kürleme yapılabilir ve bu da programlama esnekliği sunar.

​​Sonuçlar ve Faydalar:​​

DOWSIL™ 170 ile doldurulduktan sonra, müşterinin 5G güç modüllerinin performansı önemli ölçüde artırıldı:

• • •

    ​​Büyük Ölçüde Artırılmış Güvenilirlik:​​ Modüller, gerilim veya yalıtım sorunlarından kaynaklanan sıfır arızayla 2000'den fazla sıkı termal döngü testini ve uzun süreli nemli ısı testlerini geçti.

  • •

    ​​Optimize Edilmiş Termal Yönetim:​​ Güç cihazlarının tepe çalışma sıcaklığı yaklaşık 15°C azaldı ve ürün ömrünü iki kattan fazla artırması öngörülüyor.

  • •

    ​​Üretim Verimliliği ve Maliyet Optimizasyonu:​​ Basitleştirilmiş karışım oranı, üretim verimini artırdı ve onarılabilirlik, satış sonrası servis maliyetlerini önemli ölçüde azalttı.

  • •

    ​​Artan Pazar Rekabet Gücü:​​ Yüksek performans ve güvenilirlik, temel satış noktaları haline geldi ve müşterinin birden fazla büyük 5G altyapı projesi için sözleşme almasını sağladı.

​​Sonuç:​​

Bu uygulamada, DOWSIL™ 170 silikon kapsülleyici, yüksek performanslı bir paketleme malzemesi olarak değerini mükemmel bir şekilde gösterdi. Sadece bir dolgu maddesi değil, aynı zamanda ürün güvenilirliğini, güç yoğunluğunu ve uzun süreli dayanıklılığı artıran kritik bir mühendislik malzemesidir. Esneklik, iyi termal iletkenlik, kolay işleme ve onarılabilirlik gibi benzersiz kombinasyonu, 5G iletişiminde, endüstriyel kontrollerde, yeni enerji araçlarında ve demiryolu taşımacılığında güç ve kontrol üniteleri gibi zorlu koşullar altında çalışan üst düzey elektronik ekipmanlarda doldurma koruması için ideal bir seçimdir.