Для электромобилей эффективность имеет ключевое значение. Существует множество способов повышения эффективности, особенно в силовой установке, и одной из ключевых областей является силовая электроника. Из этих компонентов основной инвертор является наиболее мощным и предоставляет наилучшие возможности для повышения эффективности. Основной инвертор отвечает за преобразование постоянного тока, вырабатываемого батареей, в переменный ток, поступающий на электродвигатель.
Благодаря использованию современных термоэлектрических материалов, система охлаждения OptoTEC OTX/HTX от Laird Thermal Systems обеспечивает увеличение охлаждающей способности на 10%, больший перепад температур и более высокую эффективность по сравнению с обычными термоэлектрическими охладителями.
Подразделение Advanced Electronics Solutions (AES) корпорации Rogers представляет подложки curamik Endurance — медные керамические подложки с улучшенными свойствами, предназначенные для прямой сварки. Подложки curamik® Endurance обеспечивают повышенную надежность по сравнению с комбинациями материалов тех же размеров.
Компания Siemens Digital Industries Software сегодня объявила о создании JEP181, нейтрального файлового формата на основе XML от JEDEC, мирового лидера в разработке стандартов для микроэлектронной промышленности. Стандарт JEP181 упрощает обмен данными о тепловых моделях между поставщиками и конечными пользователями в едином файловом формате, называемом ECXML (Electronics Cooling eXtensible Markup Language).
Компания Sfera Labs объявляет о том, что процессорные платы Raspberry Pi Model B теперь оснащены внутренним активным охлаждением благодаря вентилятору Strato Pi Fan. Новый вентилятор можно приобрести в качестве дополнительной опции для улучшения теплоотвода на этих платах.
Управление тепловыми процессами является критически важной задачей в широком спектре применений, от аккумуляторных батарей электромобилей до бытовой электроники, где эффективное рассеивание тепла имеет первостепенное значение. Многочисленные типы теплопроводящих материалов (ТПМ) играют решающую роль в передаче тепла от источника тепла. В этой статье рассматриваются основные инновации в этих материалах и причины их важности.
Компания IDTechEx провела передовое исследование рынка термоинтерфейсных материалов. В нем представлен подробный анализ как самих материалов, так и широкого спектра их применения. Инновации в области термоинтерфейсных материалов можно разделить на три основные категории: массовые применения, новые перспективные рынки и разработка новых материалов для повышения производительности.
Рынки с большим объемом продаж
Практически все крупные химические и сырьевые компании стремятся занять свою нишу на рынке электромобилей; однако, по мере формирования цепочек поставок, развития конструкций аккумуляторных батарей и наращивания объемов производства, сохраняется значительная нестабильность. Конвергенции в области аккумуляторных батарей пока нет, и на рынок выходит множество прорывных разработок, что представляет собой как угрозу, так и возможность для устоявшихся поставщиков.
Литий-ионные батареи станут крупнейшим рынком (по объему) для теплопроводящих материалов (ТПМ). ТПМ играют решающую роль в управлении тепловыми процессами, соединяя элементы или модули с радиатором или теплоотводом, и в этой области наблюдается значительная рыночная активность. Требуемая теплопроводность составляет приблизительно 3 Вт/мК, чего относительно легко достичь с помощью керамических силиконов или аналогичных продуктов. Силиконы не пользуются популярностью в автомобильной промышленности, и многие конкурирующие матрицы борются за место на рынке. Вместо этого инновации здесь заключаются не в материале, а в достижении высокой производительности по низкой цене. IDTechEx регулярно получает информацию о том, что целевая цена составляет 10 долларов США/кг, что является агрессивно низкой ценой на ТПМ.
Компания IDTechEx прогнозирует, что в ответ на этот спрос в течение следующих 10 лет рынок перейдет от заполнителей пустот к заполнителям пустот. Заполнители пустот могут наноситься в жидком виде, что позволяет увеличить скорость нанесения, легко изменять схемы распределения и, как правило, получать более тонкие слои. Проблемы заключаются в равномерном распределении материала, а также в учете стоимости оборудования, его эксплуатации, технического обслуживания и срока службы.
Новые развивающиеся рынки:
Технологические разработки стремительно меняют мир, и любое крупное нововведение часто приводит к внедрению нового оборудования и, следовательно, к появлению новых рынков TIM со специфическими требованиями. Примеров много, например, датчики для беспилотных автомобилей и центров обработки данных, но одним из наиболее ярких является развитие 5G.
Как правило, для этих новых рынков не требуется радикального улучшения теплопроводности, а скорее итеративное совершенствование существующих продуктов и составов. Революция 5G приведет к серьезным изменениям в инфраструктуре, от базовых станций до быстрого появления малых сот. IDTechEx наблюдает ряд отраслевых запусков продуктов от таких компаний, как Dow, Laird и Henkel, как правило, в диапазоне производительности 5-10 Вт/мК. Инновации появляются для удовлетворения потребностей рынка, но более важными, чем любые улучшения материалов, будут позиционирование продукта, построение/расширение отношений и снижение затрат по мере развития этих цепочек поставок.
Новые материалы для повышения производительности:
именно в этой области происходит большая часть научных инноваций. Разработки здесь часто принимают форму предварительно сформированных прокладок, которые стремятся к очень высокой теплопроводности, превышающей 20 Вт/мК, и обладают уникальными свойствами (такими как широкий диапазон температур циклической работы).
Зачастую они находят нишевое применение, например, в суперкомпьютерах и спутниках, прежде чем перейти в основную промышленность, например, в производство более совершенных потребительских электронных устройств.
IDTechEx разделила эти инновации на шесть категорий , которые будут описаны по порядку. Эти достижения охватывают широкий спектр направлений — от стартапов до научно-исследовательских подразделений хорошо зарекомендовавших себя компаний.
- Углеродное волокно, графит и наноуглероды: Одной из наиболее перспективных областей является использование углеродного волокна, графита, углеродных нанотрубок и графена. Эти материалы обладают огромной теплопроводностью, но также являются электрическими проводниками, что создает дополнительные сложности в проектировании. Существует ряд активных компаний, от Dexerials с ее коммерчески успешной подложкой из углеродного волокна до научно-исследовательского подразделения Fujitsu с многообещающими анонсами в области углеродных нанотрубок, а также молодые компании, которые набирают значительный темп, такие как Carbice.
- Достижения в области керамики: Керамика играет фундаментальную роль в качестве теплопроводящего диэлектрического наполнителя для термоинтерфейсных материалов. Задача состоит в том, чтобы повысить производительность настолько, чтобы разработчикам не приходилось прибегать к альтернативам из углерода или металла. Существуют улучшения существующих продуктов, таких как продукция Showa Denko, но наиболее захватывающая инновация связана с появлением нанотрубок и нанолистов нитрида бора (BNNT) и нитрида бора (BNNS). Они являются изоэлектронными аналогами углеродных нанотрубок и графена и начинают получать коммерческое распространение благодаря таким компаниям, как BNNT LLC, BNNano и другим.
- Разработка металлических наполнителей и жидких металлов: Металлы хорошо известны в качестве добавок и сохраняют стабильную долю рынка, обладая как явными преимуществами, так и недостатками. Инновации продолжают стимулировать этот рост, от использования альтернативных металлов, таких как металлы от компании Arieca, до разработки жидких металлов компаниями, такими как Indium.
- Анизотропное выравнивание упаковки: это связано с тремя предыдущими примерами, но фокусируется на выравнивании упаковок для улучшения проводимости в плоскости. Цель состоит в уменьшении количества упаковки, необходимого для достижения той же производительности, или в увеличении общей теплопроводности в плоскости z. Существует множество способов сделать это, в зависимости от упаковочного материала, таких как процессы флокирования, механизмы раннего роста (как в примере с лесом VACNT) или передовые процессы, такие как процесс диэлектрофореза, используемый CondAlign. Важно отметить, что любой выровненный фрагмент по-прежнему подвержен ограничению контактного сопротивления между термоинтерфейсным материалом и подложкой.
- Материалы с фазовым переходом: Это хорошо известный класс материалов, который постоянно пополняется новыми продуктами. Наблюдаются некоторые разработки в их использовании для корпусов аккумуляторных элементов, а также в качестве термоэлектрических материалов (ТЭМ). Примером может служить компания Rogers, которая расширяет свою линейку продукции HeatSORB для удовлетворения рыночного спроса.
- Интеграция радиатора: это предполагает интеграцию термоинтерфейсного материала (в плоскости Z) с радиатором (в плоскости XY) в единое изделие. Мы также можем рассмотреть возможность использования изоляционных листов (например, аэрогелей), если тепло необходимо направлять в определенном направлении. IDTechEx выявила группу компаний, предлагающих такие интегрированные продукты, включая такие компании на ранней стадии развития, как HyMet и SHT Smart High Tech.
Компания RC Microelectrónica, дистрибьютор Schlegel EMI в Испании и Португалии, поставляет материал OP-8200 Spec 05, который отличается хорошими теплоизоляционными характеристиками и исключительной механической пластичностью. Этот материал адаптируется к неровностям поверхности без чрезмерного давления.
Компания RC Microelectrónica, дистрибьютор AVX Corporation в Испании и Португалии, представляет новый теплопроводник Q-Bridge от ATC, компании, входящей в состав AVX. Новый теплопроводник Q-Bridge от ATC (American Technical Ceramics) изготовлен из высококачественных материалов для оптимальной и надежной работы, обеспечивая эффективное решение для управления тепловыми процессами.
Контроль температуры является серьезной проблемой при эксплуатации силовых модулей в сложных и даже суровых промышленных или автомобильных условиях. При установке на специальные радиаторы рассеивание тепла традиционно осуществляется с помощью специального слоя термопасты, которую, разумеется, необходимо периодически заменять.
Компания RC Microelectronics, дистрибьютор Minebea Mitsumi Inc. в Испании и Португалии, предлагает вентиляторы постоянного тока с различными уровнями защиты IP
Компания ASSMANN WSW, дистрибьютором которой в Испании и Португалии является RC Microelectrónica, расширяет свой ассортимент литых радиаторов, представляя радиаторы из полутвердого металла (SSM). Они изготавливаются с использованием гибридного процесса, сочетающего в себе преимущества литья и ковки.
Компания Fujitsu Laboratories Ltd. объявила о разработке первой в мире адгезивной пленки из углеродных нанотрубок с чрезвычайно высокой теплопроводностью, до 100 Вт/мК (ватт на метр на Кельвин) (1) . Углеродные нанотрубки обладают высокой теплопроводностью и представляют собой перспективный вариант для рассеивания тепла от источников тепла, включая полупроводниковые устройства.
Компания Same Sky® и ее подразделение по управлению тепловыми процессами объявили о расширении линейки термоэлектрических генераторных модулей (ТЭГ). Семейство генераторов SPG использует разницу температур между горячей и холодной сторонами модуля для выработки полезной энергии...
Компания SEKISUI представляет TIMLIGHT — новую линейку силиконовых теплоизоляционных прокладок, разработанных для оптимизации теплоотвода в силовой электронике и упрощения работы на производственной линии.
Подразделение Chomerics корпорации Parker Hannifin представляет свою прокладку для шасси CHO-AIR® VITA 48.5 — усовершенствованное уплотнение воздушного потока (AFT), соответствующее механическим и интерфейсным требованиям стандарта ANSI/VITA 48.5-2026. Разработана для встроенных вычислительных архитектур в приложениях...
Новые вентиляторы серии XG от SUNON, работающие от источника постоянного тока 24 В, разработаны для систем накопления энергии, фотоэлектрических инверторов, зарядных станций для электромобилей и ИБП, где характерны высокие тепловые нагрузки и внешние воздействия.
Температура окружающей среды влияет на тепло, выделяемое блоками питания и оконечными устройствами внутри корпуса, что может привести к превышению ими рабочей температуры. Охлаждение блоков питания и их узлов с помощью вентиляторов...
Компания Tark Thermal Solutions объявляет о выпуске серии микротермоэлектрических охладителей OptoTEC® MSX, состоящей из двух- и трехступенчатых устройств, предназначенных для обеспечения высокого коэффициента полезного действия (КПД) для инфракрасных датчиков и рентгеновских детекторов.
Серия OptoTEC® MSX предлагает...
Компания Würth Elektronik расширяет свой ассортимент продукции и предлагает полный спектр радиаторов, разделенных на три специализированные группы. Радиаторы WE-HTO предназначены для корпусов THT-TO, таких как TO-220 и TO-247.
Термопары имеют точность ±1 °C, но при их использовании для измерения температуры следует учитывать следующие потенциальные недостатки:
они могут улавливать электрические помехи;
их показания являются относительными (то есть их необходимо калибровать с помощью "холодного спая");
провода термопары или...
Подразделение Chomerics компании Parker Hannifin объявляет о выпуске серии CHO-THERM™ HV — новой линейки теплопроводящих прокладок, обеспечивающих улучшенный уровень электроизоляции. Эта передовая линейка материалов сочетает в себе высокую эффективность рассеивания тепла и….
Вы получите все 10 выпусков, которые публикуются каждый год.
Испанский журнал об электронике. Издается более 25 лет.
Испания - Мадрид - Все права защищены © Convertronic Professional, испанский журнал об электронике.