Film dielettrico come TIM nelle applicazioni di elettronica di potenza
La tendenza onnipresente nel settore dell'elettronica è quella di realizzare progetti più piccoli, con requisiti di prestazioni sempre più elevati.
Di conseguenza, è necessario dissipare il calore generato dall'elettronica in modo rapido, efficace ed economico.
In questo articolo introduciamo un dielettrico termoconduttore elettricamente isolante, come il TIM. L'obiettivo è offrire una soluzione efficiente alle crescenti sfide della gestione termica.
Indice dei contenuti
Film dielettrico come, Tim.
Soprattutto, un sistema di gestione termica ben progettato garantisce una maggiore durata dei componenti elettronici utilizzati. In questo modo, assicura prestazioni più elevate e la qualità dell'intera applicazione elettronica.
In altre parole, il semplice trasferimento del calore generato dai componenti all'aria ambiente non è più sufficiente.
È invece importante disporre di un raffreddamento aggiuntivo per i componenti elettronici. Il metodo per ottenere questo raffreddamento aggiuntivo consiste nell'utilizzo di un dissipatore di calore esterno, attivo o passivo.
Quindi, Aismalibar propone l'implementazione di una pellicola dielettrica come TIM. Per chiarire, si tratta di una pellicola dielettrica, elettricamente isolante e termoconduttiva, da utilizzare come materiale di interfaccia termica per circuiti stampati.
Attualmente è molto comune utilizzare l'involucro dell'applicazione come elemento di raffreddamento per l'elettronica.
Inoltre, la protezione contro il contatto accidentale attraverso la rottura dielettrica ha un'ulteriore importanza per la sicurezza. L'obiettivo è garantire la protezione personale contro le scosse elettriche.
Alcuni esempi sono i dispositivi alimentati per l'illuminazione e la medicina o i futuri ambienti con batterie da 800 V nelle auto elettriche.
Vantaggi del film dielettrico
Il film dielettrico, come quello di TIM, impedisce o riduce al minimo le inclusioni d'aria, consentendo un trasferimento di calore efficiente dalla fonte di calore al dissipatore.
Una soluzione tecnica e conveniente per le sfide termiche e di isolamento nell'elettronica di potenza è BONDSHEET Cured. Una pellicola dielettrica, elettricamente isolante e termoconduttiva, di Aismalibar.
BONDSHEET Cured è costituito da una base di tessuto di vetro con l'aggiunta di cariche minerali.
Questo preimpregnato a interfaccia termica con una temperatura di transizione vetrosa di 120 °C raggiunge una conducibilità termica di 2 W/mK. La sua rigidità dielettrica raggiunge i 4 kV (dielettrico da 70 µm) o i 6 kV (dielettrico da 100 µm).
Ciò significa che, utilizzando uno spessore sottile (70 o 100 µm), è possibile ottenere una bassa resistenza termica Rth pari a 0,315 o 0,45 K cm²/W.
In questo modo il calore generato dall'elettronica di potenza viene dissipato in modo efficiente verso l'elemento di raffreddamento per essere diffuso e dissipato nell'aria ambiente.
Aree di applicazione
I principali campi di applicazione del film dielettrico termoconduttivo, come il TIM, sono l'elettronica di potenza.
Per chiarire, si tratta di un caso in cui è necessario ottimizzare il trasferimento di calore tra due superfici metalliche piane. Un'ottimizzazione in termini di conduzione del calore e di isolamento elettrico.
Attualmente le lastre dielettriche polimerizzate in fase C trovano applicazioni di successo in:
- Inverter solar
- Turbine eoliche
- Controlli della trasmissione dei veicoli commerciali
- Industria dell'illuminazione a LED
I progetti futuri includono:
- Auto elettriche, soprattutto per quanto riguarda la catena cinematica,
- Gestione della batteria, compresa l'elettronica di ricarica a bordo.
Anche l'elettronica di potenza industriale, come nelle saldatrici e negli azionamenti dei robot, impiega film dielettrici a conduzione termica.Questo serve a dissipare in modo efficiente il calore generato dall'elettronica di controllo.
Anche in questo caso, il compito della pellicola è dissipare efficacemente il calore, sfruttando la massima rigidità dielettrica dell'isolamento. Lo scopo è collegare in modo ottimale i Power MOSFET ai microrefrigeratori a liquido di IQ-evolution.
Test approfonditi, infatti, dimostrano che, per questa applicazione, il dielettrico termoconduttivo mostrato offre la migliore combinazione tecnico-commerciale tra dissipazione del calore e rigidità dielettrica rispetto alle tecniche TIM alternative.
BONDSHEET polimerizzato: film dielettrico come TIM da Aismalibar
La base di BONDSHEET Cured, una pellicola dielettrica come TIM, consiste nell'impiego di un esclusivo tessuto di vetro di rinforzo, con l'aggiunta di cariche ceramiche mediante un processo proprietario.
Oltre alle proprietà dei materiali puri di queste cariche, ( Al2O3, AlN e BN tra gli altri), Aismalibar ha migliorato la dimensione e la forma delle particelle e la loro distribuzione. In questo modo garantisce che il tessuto di vetro di partenza abbia proprietà termoconduttive omogenee.
Inoltre, la pellicola termoconduttiva è personalizzabile in base alle diverse esigenze e necessità. Una volta adattato alle specifiche del cliente, Aismalibar lo consegna come prodotto finale.
BONDSHEET pellicola dielettrica polimerizzata in qualsiasi formato
Su richiesta del cliente, il produttore può infatti tagliare il film BONDSHEET CURED in casa in qualsiasi formato rettangolare o quadrato. Quindi, consegna il prodotto in pile di diverse centinaia di pellicole singole per un'ulteriore lavorazione manuale o automatizzata presso lo stabilimento del cliente.
BONDSHEET CURED è anche un materiale di interfaccia ad alta temperatura ideale per l'utilizzo con macchine automatiche pick and place. È perfetto per l'inserimento automatico.
Per i campioni e i prototipi, il produttore modella la lastra in base alle specifiche del cliente con angoli e fori arrotondati (come mostrato nella Figura 4).
In questo modo la pellicola può essere inserita direttamente tra il dissipatore di calore e il circuito stampato durante l'assemblaggio del prodotto finale del cliente in un'unità.
L'uso della pellicola termoconduttiva non implica l'uso di oli, paste o siliconi.
Il montaggio/smontaggio del modulo elettronico è quindi semplice e ordinato (ad esempio in caso di manutenzione).
In caso di produzione in serie di grandi volumi, la punzonatura del film con uno strumento di punzonatura specifico per il cliente
È il processo di produzione più conveniente.
70 o 100 µm di spessore sono disponibili presso il magazzino di Barcellona.
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Prospettive sugli sviluppi futuri
Aismalibar sviluppa dielettrici termoconduttivi che soddisfano o superano i requisiti tecnici elevati di conducibilità termica e di rigidità dielettrica.
Inoltre, la lavorabilità ottimizzata è essenziale per le produzioni in serie ad alto volume, come nel settore automobilistico.
Un esempio è il processo "Dual Thermal Coating"(DTC). Si tratta di due strati applicati direttamente su un supporto metallico (rame o alluminio) sprivo divetro.
Applicando lo strato termoconduttivo o isolante direttamente su un supporto metallico, si ottiene un prodotto molto sottile.
Strato aggiuntivo
Strato inferiore
Strato aggiuntivo
Sullo strato dielettrico polimerizzato viene applicato un ulteriore strato in B-stage. In questo modo, l'utente può procedere con un'ulteriore lavorazione.
Strato inferiore
Lo strato inferiore del dielettrico viene indurito durante il processo produttivo. Questo per ottenere le proprietà elettriche e termiche desiderate, come specificato nella scheda tecnica.
In sintesi, il risultato è un modulo di potenza altamente compatto con proprietà elettriche e termiche ottimizzate. Di conseguenza, ciò comporta una lunga durata di conservazione prima di ulteriori processi produttivi, soddisfacendo gli elevati requisiti dell'industria elettronica.