Película dieléctrica como TIM en aplicaciones de electrónica de potencia
La tendencia omnipresente en electrónica es hacia diseños más pequeños con requisitos de rendimiento cada vez mayores.
Como consecuencia, existe la necesidad de disipar el calor generado por la electrónica de forma rápida, eficaz y económica.
En este artículo presentamos un dieléctrico conductor del calor eléctricamente aislante como TIM. El objetivo es ofrecer una solución eficaz ante los crecientes retos de la gestión térmica.
Índice
Película dieléctrica como Tim
Sobre todo, un sistema de gestión térmica bien diseñado garantiza una mayor vida útil de los componentes electrónicos utilizados. De este modo, asegura un mayor rendimiento y calidad de toda la aplicación electrónica.
Es decir, ya no basta con transferir al aire ambiente el calor generado por los componentes.
En cambio, es importante contar con refrigeración adicional para los componentes electrónicos. Un método para obtener esta refrigeración adicional es utilizar un disipador de calor externo, activo o pasivo.
Por tanto, Aismalibar propone aplicar una película dieléctrica como TIM. Para aclararlo, se trata de una película dieléctrica conductora del calor y aislante eléctricamente que se utilizará como material de interfaz térmica de las placas de circuito impreso.
Actualmente, es muy común utilizar la carcasa de la aplicación como elemento de refrigeración en la electrónica.
Además, la protección contra el contacto accidental por ruptura dieléctrica tiene un significado adicional relacionado con la seguridad. El objetivo es garantizar la protección personal contra una descarga eléctrica.
Algunos ejemplos son los dispositivos conectados a la red eléctrica para iluminación y medicina, o los futuros entornos de baterías de 800 V en coches eléctricos.
Ventajas de la película dieléctrica
La película dieléctrica, como TIM, evita o minimiza las inclusiones de aire para permitir una transferencia eficaz de calor desde la fuente de calor al disipador.
Una solución técnica y económica para los retos térmicos y de aislamiento en la electrónica de potencia es BONDSHEET CURED. Una película dieléctrica, conductora del calor y eléctricamente aislante de Aismalibar.
BONDSHEET Curado consiste en una base de tejido de vidrio con la adición de cargas minerales.
Este preimpregnado de interfaz térmica, con una temperatura de transición vítrea de 120 °C, presenta una conductividad térmica de 2,2 W/m·K. Su rigidez dieléctrica alcanza 4 kV (dieléctrico de 70 µm) o 6 kV (dieléctrico de 100 µm).
Esto significa que, utilizando un espesor de película fino (70 o 100 µm), es posible obtener una resistencia térmica baja (Rth) de 0,315 o 0,45 K cm²/W.
Esto disipa eficazmente el calor generado por la electrónica de potencia al elemento de refrigeración para su propagación y disipación al aire ambiente.
Ámbitos de aplicación
Las principales áreas de aplicación de la película dieléctrica conductora del calor como TIM son en la electrónica de potencia.
Para aclararlo, se trata de cuando se necesita optimizar la transferencia de calor entre dos superficies metálicas planas. Una optimización en términos de conducción del calor y de aislamiento eléctrico.
En la actualidad, las láminas dieléctricas curadas en fase C encuentran aplicaciones de éxito en:
- Inversores solares
- Aerogeneradores
- Controles de transmisión de vehículos industriales
- Industria de la iluminación LED
Entre los proyectos futuros se incluyen:
- Coches eléctricos, especialmente en el tren de potencia,
- Gestión de la batería, incluida la electrónica de carga a bordo.
La electrónica de potencia industrial, como en las soldadoras y en los accionamientos de robots, también utiliza películas dieléctricas conductoras del calor. Esto se hace para disipar eficazmente el calor generado por la electrónica de control.
También en este caso, la tarea de la lámina es disipar eficazmente el calor con la máxima rigidez dieléctrica de aislamiento. El objetivo es conectar de forma óptima los PowerMOSFET a los microrefrigeradores de refrigeración líquida de IQ-evolution.
De hecho, pruebas exhaustivas demuestran que, para esta aplicación, el dieléctrico conductor del calor mostrado ofrece la mejor combinación técnico-comercial de disipación del calor y rigidez dieléctrica en comparación con otras técnicas alternativas de TIM.
BONDSHEET Curado: Película dieléctrica como TIM de Aismalibar
La base de BONDSHEET Cured, una película dieléctrica como TIM, consiste en utilizar un refuerzo único de tejido de vidrio con la adición de rellenos cerámicos mediante un proceso patentado.
Además de las propiedades puramente materiales de estos rellenos, ( Al2O3, AlN y BN entre otros), Aismalibar mejora el tamaño y la forma de las partículas, así como su distribución. De este modo, garantiza que el vidrio de partida tenga propiedades conductoras del calor homogéneas.
Además, la película conductora del calor es totalmente personalizable según las distintas necesidades y requisitos. Una vez adaptada a las especificaciones del cliente, Aismalibar entrega el producto final.
BONDSHEET Lámina dieléctrica curada en cualquier formato
De hecho, a petición del cliente, el fabricante puede cortar la lámina BONDSHEET CURED en sus instalaciones en cualquier formato rectangular o cuadrado. A continuación, entrega el producto en pilas de varios cientos de láminas individuales para su posterior procesamiento, ya sea manual o automatizado, en las instalaciones del cliente.
BONDSHEET CURED también es un material de interfaz de alta temperatura ideal para su uso con máquinas automáticas de recoger y colocar. Es perfecto para la inserción automatizada.
Para las muestras y prototipos, el fabricante contornea la chapa según las especificaciones del cliente, con esquinas redondeadas y agujeros (como se muestra en la figura 4).
De este modo, la lámina puede insertarse directamente entre el disipador de calor y la placa de circuitos durante el montaje del producto final del cliente en una unidad.
La utilización de la película conductora del calor no implica aceites, pastas ni siliconas.
El montaje y desmontaje del módulo electrónico son, por tanto, fáciles y limpios (por ejemplo, durante el mantenimiento).
En caso de producción en serie de gran volumen, el proceso de fabricación más rentable es el punzonado de la lámina con una herramienta de punzonado
Específica para el cliente.
De 70 o 100 µm de grosor están disponibles a través del almacén de Barcelona.
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Perspectivas de evolución futura
Aismalibar desarrolla dieléctricos conductores térmicos que cumplen o superan los elevados requisitos técnicos de conductividad térmica y de rigidez dieléctrica.
Además, la procesabilidad optimizada es esencial para las producciones en serie de gran volumen, como en el sector de la automoción.
Un ejemplo es el proceso de "Recubrimiento Térmico Dual"(DTC). Consiste en aplicar dos capas directamente sobre un soporte metálico (cobre o aluminio) sin vidrio.
Al aplicar la capa conductora del calor o aislante directamente sobre un soporte metálico, se obtiene un producto muy fino.
Capa adicional
Capa inferior
Capa adicional
Se aplica una capa adicional de fase B sobre la capa dieléctrica curada. Esto permite un procesamiento posterior por parte del usuario.
Capa inferior
La capa inferior del dieléctrico se endurece durante el proceso de fabricación. Esto se hace para obtener las propiedades eléctricas y térmicas deseadas, tal como se especifica en la hoja de datos.
En resumen, el resultado es un módulo de potencia muy compacto con propiedades eléctricas y térmicas optimizadas. Posteriormente, esto conduce a una larga vida útil de almacenamiento antes de otros procesos de producción, cumpliendo con los elevados requisitos de la industria electrónica.