أقراص سيليكون حرارية لتنظيم درجة حرارة بطاريات المركبات الكهربائية وتبريد الإلكترونيات القدرة

لماذا تُعَدّ إدارة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية في المركبات الكهربائية والإلكترونيات القدرة

مع استمرار تطور المركبات الكهربائية والإلكترونيات القدرة، أصبحت إدارة الحرارة الفعّالة أكثر أهميةً من أي وقتٍ مضى. فخلال التشغيل، تولِّد خلايا البطاريات ووحدات القدرة والترانزستورات ذات البوابة العازلة (IGBTs) والمكونات الإلكترونية الأخرى حرارةً مفرطةً. وبغياب التبريد الملائم، قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى التأثير سلبًا على أداء هذه المكونات، وتقليل عمرها الافتراضي، وزيادة المخاطر الأمنية.

تُستخدَم حشوات السيليكون الحرارية على نطاق واسع كمواد واجهة حرارية (TIMs) لتحسين انتقال الحرارة بين المكونات المنتجة للحرارة وهياكل التبريد. فهي تملأ الفراغات الصغيرة والتشوهات السطحية، ما يساعد في خفض مقاومة التوصيل الحراري عند نقطة التلامس مع الحفاظ في الوقت نفسه على العزل الكهربائي.

وبالمقارنة مع المواد الصلبة الواصلة للحرارة، تتميّز حشوات السيليكون اللينة بمرونةٍ وقابليّة ضغطٍ أفضل. وهذا يجعلها مناسبةً بشكلٍ خاصٍ لأنظمة بطاريات المركبات الكهربائية والإلكترونيات القدرة، حيث يجب أخذ الاهتزازات والأسطح غير المستوية والفوارق المتغيرة في التركيب في الاعتبار.

لماذا تختار وسادات الحرارة السيليكونية لتطبيقات المركبات الكهربائية؟

توفر وسادات الحرارة السيليكونية عدة مزايا لتطبيقات الطاقة في القطاعات automotive والصناعي:

• سد الفراغات بكفاءة: وتتميّز هياكلها المرنة بالقدرة على التكيّف مع الأسطح غير المستوية وملء الفراغات الهوائية بين خلايا البطاريات والمكوّنات الإلكترونية ولوحات التبريد، ما يحسّن من التماس الحراري.

· العزل الكهربائي: كما توفر عزلًا كهربائيًّا أثناء نقل الحرارة، ما يساعد في عزل المكوّنات الإلكترونية عن الهياكل المعدنية وأجزاء التبريد.

• مقاومة الاهتزاز: وبفضل خصائصها اللينة والمطاطية، تحافظ هذه الوسادات على التماس بين المكوّنات تحت تأثير الاهتزاز والحركة الميكانيكية، ما يجعلها مناسبة جدًّا للبيئات automotive.

• سهولة التركيب والصيانة: وتُباع هذه الوسادات مُشكَّلة مسبقًا، ما يسهّل وضعها وتركيبها. ولا تتطلب أي عملية بلمرة (تصلّب)، وتتيح تركيبًا أنظف واستبدالًا أسهل أثناء الصيانة.

• تنوع في السماكة والتصميم: يمكن اختيار سماكات وأشكال ودرجات مواد مختلفة لتتناسب مع ترتيب المكونات المحددة ومتطلبات إدارة الحرارة.

المتطلبات الأساسية للأداء في أنظمة تبريد المركبات الكهربائية والإلكترونيات القدرة

عند اختيار وسادة حرارية سيليكونية، ينبغي على المهندسين أخذ عدة عوامل مهمة بعين الاعتبار.

القدرة على导الحرارية: تولِّد المكونات الإلكترونية المختلفة مستويات مختلفة من الحرارة. ويجب اختيار التوصيلية الحرارية وفقًا لحمل الحرارة الناتج عن المكوّن وتصميم نظام التبريد.

درجة حرارة التشغيل: تتطلب التطبيقات automotive مواد تحافظ على أداءٍ ثابت عبر نطاق واسع من درجات الحرارة. وتتراوح درجة حرارة التشغيل القياسية لوصلات السيليكون من فولسون بين ٤٠- درجة مئوية و٢٠٠+ درجة مئوية، بينما تدعم درجة GP1002-SI درجات حرارة تصل إلى ٦٠- درجة مئوية.

مقاومة اللهب: وتُعد مقاومة الاشتعال عاملًا مهمًّا آخر في التطبيقات الكهربائية والسيارات. ويمكن لوسائد السيليكون الحرارية من فولسون تحقيق تصنيف V-0 لمثبّطات اللهب.

العزل الكهربائي: يجب أن توفر وسادات التبريد نقل الحرارة والعزل الكهربائي في آنٍ واحد. وتتميّز وسادات التبريد من فولسون بمقاومة حجمية تساوي أو تفوق ١٠١٢ أوم·سم.

التطبيقات النموذجية في المركبات الكهربائية والإلكترونيات القدرة

تُستخدم وسادات التبريد السيليكونية في أجزاء مختلفة من المركبات الكهربائية وأنظمة الإلكترونيات القدرة لتحسين نقل الحرارة وحماية المكونات الحساسة.

كيف تختار التوصيلية الحرارية المناسبة؟

يعد اختيار التوصيلية الحرارية المناسبة أمراً جوهرياً لتحقيق التوازن بين تبديد الحرارة ومرونة المادة ومتطلبات التطبيق.

• ١٫٥–٣٫٠ واط/متر·كلفن: مناسبة لحزم بطاريات المركبات الكهربائية والوحدات الإلكترونية العامة التي تتطلب تبديد حرارة معتدل ومرونة جيدة.

• ٤٫٠–٦٫٠ واط/متر·كلفن: مُوصى بها لمفاتيح الترانزستور ذات الغشاء العازل (IGBT) والمكونات الإلكترونية عالية القدرة التي تولد كمية أكبر من الحرارة. وتتوفر منتجات فولسون GP4001 وGP6001 بهذه الدرجات من التوصيلية.

• التطبيقات منخفضة الحرارة: لأنظمة المركبات الكهربائية العاملة في المناخات الباردة أو المعدات المعرَّضة لدرجات حرارة منخفضة جدًّا، يوفِّر منتج GP1002-SI حلاً فائق الليونة مع تصنيف حراري يصل إلى -٦٠°م وصلابة أقل من ١٠ شور OO.

في التطبيقات التي تتضمَّن فجوات ضيِّقة في التجميع أو أسطح مكوِّنات غير مستوية، تُعَدُّ ليونة المادة وقدرتها على الانضغاط عواملَ اختيارٍ هامةً أيضًا.

تلعب وسادات السيليكون الحرارية دورًا محوريًّا في إدارة الحرارة في بطاريات المركبات الكهربائية وتبريد إلكترونيات الطاقة. وبدمجها بين التوصيل الحراري والعزل الكهربائي والمرونة وقدرة سدِّ الفجوات، تساعد هذه الوسادات في إنشاء واجهات حرارية موثوقة بين المكوِّنات الإلكترونية وهيكل التبريد.

اتصل بشركة فولسون لمناقشة احتياجاتك في مجال إدارة الحرارة وطلب عيِّنات.