Matériaux de gestion thermique pour véhicules électriques, stockage d’énergie et systèmes industriels de puissance

À mesure que les systèmes électroniques deviennent plus compacts et plus puissants, une gestion thermique efficace devient de plus en plus essentielle dans les secteurs de l’énergie et de l’industrie. Les véhicules électriques, les systèmes de stockage d’énergie, les moteurs industriels et les équipements d’énergie renouvelable reposent tous sur des composants électroniques de puissance qui génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. En l’absence d’une stratégie adéquate de gestion thermique, une chaleur excessive et un transfert thermique insuffisant peuvent nuire aux performances des composants et à la fiabilité à long terme des équipements.

VOLSUN propose une gamme de matériaux conducteurs thermiques conçus pour répondre aux besoins de gestion thermique des assemblages électroniques et électriques, notamment des pastilles thermiques, des résines de remplissage thermique, des gels thermiques et des adhésifs thermiques. Ces matériaux aident les fabricants d’équipements à résoudre les défis liés au transfert thermique, au comblement des jeux interfaciaux, à l’isolation électrique et à la protection des composants dans diverses applications.

Défis de la gestion thermique dans les composants électroniques de puissance

Les composants électroniques de puissance, tels que les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), les modules de puissance, les convertisseurs et les contrôleurs de moteur, génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. Toutefois, de petits intervalles entre les composants et les dissipateurs thermiques peuvent introduire une résistance thermique supplémentaire, limitant ainsi l’efficacité du transfert de chaleur.

Les matériaux thermiquement conducteurs contribuent à combler ces intervalles et à établir des chemins de transfert thermique plus efficaces entre les composants générateurs de chaleur et les structures de refroidissement. Selon le matériau et l’application concernés, ils peuvent également assurer une isolation électrique, un amortissement mécanique, une liaison ou une encapsulation.

Le choix du matériau approprié exige de prendre en compte la structure du composant, l’intervalle d’interface, la température de fonctionnement, les contraintes mécaniques et les exigences d’isolation. Une solution adéquate de gestion thermique doit intégrer ces facteurs dans la conception globale de l’équipement.

Applications clés de l'industrie

1. Véhicules à énergie nouvelle et mobilité électrique

Les véhicules électriques intègrent de nombreux systèmes électroniques nécessitant une gestion efficace de la chaleur, notamment les blocs-batteries, les variateurs de moteur, les chargeurs embarqués, les convertisseurs continu/continu et d’autres modules de conversion d’énergie.

Les matériaux thermiquement conducteurs peuvent aider à transférer la chaleur des composants électroniques vers des structures de refroidissement dédiées. Ils peuvent également combler les jeux d’interface et, le cas échéant, assurer une isolation électrique ou un amortissement mécanique.

Dans les électroniques automobiles haute tension, le choix des matériaux doit tenir compte de l’environnement réel d’exploitation, de la conception d’assemblage et des exigences en matière de sécurité électrique. La combinaison appropriée de conductivité thermique, de compressibilité et de propriétés mécaniques peut aider les fabricants à concevoir des assemblages électroniques plus fiables.

2. Infrastructure de recharge des véhicules électriques et stockage d’énergie

Les stations de recharge et les systèmes de stockage d’énergie par batteries comportent des unités de conversion de puissance, des modules de charge, des onduleurs et des électroniques de commande. Ces composants doivent gérer la chaleur tout en fonctionnant sous des charges électriques variables et dans diverses conditions environnementales.

Les matériaux d’interface thermique peuvent améliorer le contact entre les composants de puissance et les dissipateurs thermiques, tandis que les matériaux d’encapsulation thermiquement conducteurs peuvent être utilisés dans des assemblages adaptés pour le transfert thermique, l’encapsulation et une protection supplémentaire.

Pour ces applications, les matériaux de gestion thermique doivent être sélectionnés en fonction de la conception du module, des exigences de dissipation thermique et de l’exposition environnementale. Une intégration adéquate des matériaux soutient les performances des équipements et contribue à répondre aux exigences d’un fonctionnement continu.

3. Moteurs industriels et systèmes d’entraînement

Les moteurs industriels, les variateurs de fréquence (VFD), les variateurs servo et les contrôleurs de moteur sont largement utilisés dans les équipements de fabrication, les pompes et les systèmes de production automatisés.

Les modules de puissance et l’électronique de commande intégrés à ces systèmes génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. Les plaquettes thermiques et les gels thermiques peuvent faciliter la gestion du transfert thermique aux interfaces entre composants, tandis que des matériaux d’encapsulation ou d’adhésion adaptés peuvent assurer la protection et la fixation d’ensembles électroniques sélectionnés.

Dans les applications impliquant un fonctionnement continu ou des vibrations mécaniques, il convient également de prendre en compte, outre la conductivité thermique, des propriétés matérielles telles que la compressibilité, la flexibilité et la résistance à la température.

4. Systèmes d’énergie solaire et éolienne

Les onduleurs solaires, les convertisseurs éoliens et l’électronique de puissance associée sont essentiels à la production d’énergie renouvelable. Ces systèmes convertissent l’énergie électrique et régulent le flux de puissance, générant ainsi des charges thermiques au sein des modules de puissance et des ensembles électroniques de commande.

Les matériaux conducteurs thermiques facilitent le transfert de chaleur entre les composants électriques et les structures de refroidissement. Selon la conception, les matériaux d’encapsulation choisis peuvent également assurer une protection contre l’humidité et une stabilisation des composants.

Comme les équipements d’énergie renouvelable fonctionnent dans des environnements variés, les fabricants doivent évaluer les performances thermiques conjointement avec l’isolation, la résistance au vieillissement et la compatibilité environnementale.

Choisir le bon matériau de gestion thermique

Différentes applications exigent des combinaisons distinctes de propriétés thermiques et mécaniques. Les facteurs essentiels de sélection comprennent la conductivité thermique, l’épaisseur de l’interface, la compressibilité, la température de fonctionnement, les exigences d’isolation électrique et la compatibilité avec les matériaux adjacents.

VOLSUN propose des tampons thermiques, des composés d’encapsulation thermique, des gels thermiques et des adhésifs thermiques afin de répondre à une variété d’exigences applicatives. La sélection des matériaux peut être discutée en fonction de la structure des composants, du procédé d’assemblage et des conditions de fonctionnement prévues.

VOLSUN : Pour une gestion thermique fiable

Des véhicules électriques et des systèmes de stockage d’énergie aux systèmes d’entraînement industriels et aux équipements d’énergie renouvelable, la gestion thermique joue un rôle essentiel dans l’électronique de puissance moderne.

VOLSUN collabore avec ses clients afin d’identifier les matériaux de gestion thermique adaptés à divers ensembles électroniques et électriques. Grâce à des échanges centrés sur l’application — portant sur la sélection et la personnalisation des matériaux — nous aidons nos clients à identifier les solutions correspondant à leurs exigences de conception.

Vous recherchez des matériaux de gestion thermique pour l’électronique de puissance ou des applications énergétiques ? Contactez VOLSUN pour discuter de votre application et de vos besoins matériels.