Silikone

I takt med den globale omstilling til vedvarende energi bliver elektronikkens driftssikkerhed og varmehåndtering stadig vigtigere – særligt i PV-invertere og effektelektronik.

Findes der én universalløsning til fremtidens vedvarende energiteknologi?

Nej – “one-size-fits-all” er ikke nok. Ingeniører, der udvikler f.eks. PV-invertere (solcelleinvertere) og andre grønne teknologier, har brug for materialer, som både er varmeledende, understøtter ydelsen og øger sikkerheden.

Silikonebaserede løsninger – såsom DOWs varmeledende indkapslingsmaterialer, Thermal interface materials (TIMs), varmeledende pastaer og gels – opfylder netop disse krav med skræddersyede egenskaber til hver enkelt applikation.

Hvorfor silikoner til PV-invertere og grøn elektronik?

PV-invertere genererer betydelig varme under drift og skal designes til at fungere pålideligt i mere end 20 år – selv under barske udendørsforhold. Disse enheder installeres ofte i miljøer med ekstrem varme, høj luftfugtighed eller salt luft, hvilket stiller store krav til materialernes holdbarhed og ydeevne.
Invertere skal desuden være både elektrisk og brandmæssigt sikre. Mange systemer kræver f.eks. UL94 V-0-klassificerede materialer for at opnå den nødvendige flammehæmning.

Traditionelle organiske indstøbningsmaterialer som epoxy og polyurethan har ofte svært ved at leve op til disse krav. De tåler ikke lige så høje driftstemperaturer som silikoner og kan revne under gentagne termiske cyklusser.

Silikoner derimod forbliver elastiske over et bredt temperaturspænd og er modstandsdygtige over for miljøpåvirkninger. De absorberer spændinger fra temperaturudsving uden at sprække, og deres blødhed dæmper stød og vibrationer. Det beskytter elektronikken og bidrager til at opretholde ydelsen over tid.

Kort sagt: Silikonebaserede materialer klarer varmen bedre – og øger driftssikkerheden markant.

DOWs specialiserede løsninger – fire produktkategorier

1. Varmeledende indkapslingsmaterialer (Encapsulants)

Disse silikonebaserede indkapslingsmaterialer beskytter printplader og komponenter, samtidig med at de effektivt leder varme væk. De flyder let ind i komplekse hulrum (f.eks. i en inverters induktansmodul) og hærder til en elastisk potning, der yder både mekanisk beskyttelse og elektrisk isolation.
Produkterne kan påføres automatisk i højvolumenproduktion, og visse formuleringer kan endda hærde ved stuetemperatur – hvilket sparer energi sammenlignet med traditionel ovnhærdning.

Et eksempel er DOWSIL™ TC-6015: en 2-komponent termisk indkapslingssilikone (~1,6 W/m·K), udviklet specifikt til brug i PV-invertere.

2. Thermal interface-materialer (TIMs)

Silikonebaserede TIMs har typisk endnu højere varmeledningsevne end indkapslingsmasser. De placeres mellem varmeproducerende komponenter (f.eks. IGBT-effekttransistorer) og køleflader for at sikre effektiv varmeoverførsel og lav termisk modstand. I praksis muliggør disse materialer design af invertere op til 1500 V DC/AC og 300 kW – uden risiko for overophedning.

TIM-produkter fra DOW fås bl.a. som dispenserbare thermal pads, der kan screen-printes eller stencil-printes for høj gennemstrømning i produktionen.
Et konkret eksempel er DOWSIL™ TC-4083 – en 2-komponent gap filler med høj varmeledningsevne (~10,0 W/m·K), som kan dispenseres hurtigt og genanvendes (reworkes) efter behov.

3. Varmeledende pastaer (Thermal greases)

Silikonekølepasta forbedrer den termiske kontakt mellem en varmekilde (f.eks. en chip) og en køleplade. De muliggør ekstremt tynde lag – såkaldte bond lines – hvilket minimerer varmens rejseafstand og øger effektiviteten. Disse pastaer hærder ikke og forbliver i en smidig, pastaagtig tilstand, som udfylder ujævnheder og optimerer kontaktfladen. Det reducerer den termiske overgangsmodstand markant. Produkterne fås i forskellige viskositeter og kan let påføres automatisk (f.eks. med dispenser eller trykspatel), hvilket også gør dem nemme at udskifte eller omarbejde.

Et eksempel er DOWSIL™ TC-5860 – en 1-komponent varmeledende silikonefedt med høj varmeledningsevne (~6,0 W/m·K), udviklet til brug i bl.a. PV-invertere. Pastaen hærder aldrig, har høj dielektrisk styrke og forbliver stabil – selv under krævende drift.

4. Varmeledende gels (Thermal gels)

Silikonebaserede gels kombinerer varmeledningsevne med mekanisk fleksibilitet og kan udfylde mellemrum i tykkelser fra ca. 0,15 mm til flere millimeter – hvilket giver stor designfrihed.

Gels er bløde, komprimerbare og stressaflastende, og de egner sig særligt godt til følsomme komponenter som IGBT-moduler, hvor de beskytter mod både varme og vibrationer.

De påføres som flydende materiale – enten som gap fillers eller i form af printede puder – og er ofte billigere end præfabrikerede varmeledende pads. Efter påføring hærder de (ofte ved stuetemperatur) og bliver siddende, hvilket sikrer kontinuerlig beskyttelse.

Et eksempel er DOWSIL™ EG-4175 – en silikonegel udviklet til næste generation af effektelektronik. Denne gel tåler driftstemperaturer op til 180 °C og har unikke egenskaber som vibrationabsorbering og selvheling af mikroskopiske revner – hvilket forlænger komponenternes levetid. Den hæfter uden primer og kan hærde ved stuetemperatur – ideelt til indkapsling af højvolts elektronik.

Med DOW’s brede portefølje af silikonebaserede materialer er det lettere end nogensinde at udvikle pålidelige, effektive og langtidsholdbare løsninger til fremtidens energiteknologier.

Yderligere information - Læs her

Vil du vide mere?

Vi står klar med teknisk sparring og yderligere produktdata – kontakt teknisk specialist Mads Svenstrup på ms@diatom.dk for en en uforpligtende dialog.

Hos AAG producerer vi mange forskellige emner i silikone – også metaldetekterbare.

Denne type silikone bruges ofte i industrier, hvor det er vigtigt at kunne detektere eventuelle fremmedlegemer i produktionsprocessen, f.eks. i fødevare- eller medicinalindustrien.

Vil du vide mere om materialet, silikone generelt, eller hvordan vi kan producere dine emner?

Så kontakt vores salgsafdeling på telefon +45 98 15 80 22 eller på mail info@aag.world for mere information.