Materiali per l'interfaccia termica: cinque famiglie, 21 modelli di schede tecniche
Trumonytechs fornisce materiali per l'interfaccia termica in cinque famiglie: cuscinetti, gel bicomponenti, composti di incapsulamento, adesivi strutturali e grasso siliconico, per un totale di 21 modelli di scheda tecnica. Le principali applicazioni sono i pacchi batteria per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia (ESS), ma gli stessi materiali vengono forniti anche per altre applicazioni. La famiglia di materiali più adatta dipende dallo spazio tra i componenti della giunzione, dalla presenza o meno di un carico sulla giunzione e dalla necessità di isolamento.
Inviaci lo spessore dell'intercapedine tra la sorgente di calore e la piastra fredda o il dissipatore di calore, insieme al volume previsto, e ti proporremo un modello da discutere.
A cosa serve un materiale di interfaccia termica e quando è sufficiente una giunzione più semplice.
Un materiale termoconduttivo (TIM) si interpone tra una fonte di calore e la piastra fredda, il dissipatore di calore o l'involucro, dove trasferisce il calore attraverso la giunzione; in un pacco batterie, si trova tra le celle o i moduli e la piastra fredda. A seconda della tipologia, lo stesso strato funge anche da isolante, riempie gli spazi vuoti o fissa i componenti in posizione.
Modelli di schede tecniche per sei serie, con metodi di prova elencati per le proprietà misurate.
- 01Il tampone di laminazione fotovoltaico non costituisce un percorso di calore.
Il cuscinetto in silicone ad alta resistenza della serie 30101, progettato per la laminazione dei pannelli fotovoltaici, ha una scarsa conduttività termica e non può essere utilizzato come materiale di interfaccia termica.
- 02Alcuni modelli di grasso non sono isolanti.
Solo il modello 30108-0350 è classificato come isolante; i modelli 30108-0380 e 30108-0500 non lo sono, quindi questi due sono esclusi laddove sia necessario isolare il giunto.
- 03Le articolazioni che necessitano solo di calore possono saltare il ciclo di sette giorni di cura.
Entrambe le serie di adesivi strutturali, 30104 e 30107, indicano un tempo di indurimento di sette giorni, quindi laddove un giunto trasferisce solo calore e non necessita di incollaggio o sigillatura, un tampone o un gel evitano tale attesa.
Facciamo anche il piastre di raffreddamento a liquido dall'altro lato di questa giunzione. Poiché il TIM riempie qualsiasi spazio lasciato dalla piastra, la cifra dello spazio inviata con una richiesta dovrebbe riflettere il design attuale della piastra. Le scelte di raffreddamento a livello di pacco si trovano su gestione termica del pacco batterie pagina.
Confronto dei materiali per l'interfaccia termica per famiglia
I materiali per l'interfaccia termica si suddividono in cinque famiglie in base alla forma e al processo di polimerizzazione: cuscinetti preformati, gel erogati, composti di incapsulamento colabili, adesivi strutturali e grassi non indurenti. Poiché ogni famiglia viene applicata in modo diverso, il metodo di assemblaggio utilizzato sulla linea di produzione può escludere alcune famiglie, indipendentemente dalla loro conduttività.
I due adesivi strutturali vengono misurati con metodi diversi, quindi i loro valori di conduttività devono essere confrontati tenendo conto di questa differenza. Anche la durezza è espressa su scale diverse: i tamponi hanno una durezza Shore 00 compresa tra 5 e 80 a seconda del modello, i gel polimerizzati hanno una durezza Shore 00 compresa tra 60 e 60, i composti di incapsulamento hanno una durezza Shore A compresa tra 20 e 50, e gli adesivi hanno una durezza Shore D.
Abbina la famiglia TIM alla tua giunzione cellula-piastra fredda
Nei pacchi batteria per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia, le principali applicazioni, quattro tipologie di giunzione corrispondono a quattro famiglie di materiali termoconduttivi (TIM), a seconda che lo spazio sia definito da una lamina, erogato, portante o riempito attorno ai componenti. Ogni scheda corrisponde a uno scenario applicativo elencato nelle schede tecniche.
Cellule su una piastra fredda con uno spazio prestabilito → pad
Sono disponibili cuscinetti per celle prismatiche, celle cilindriche e piastre di raffreddamento a serpentina, con strutture rinforzate in PI per i fogli di dimensioni maggiori.
Distribuito su una linea automatizzata → gel
Il gel bicomponente viene erogato automaticamente con una bassa pressione di assemblaggio e si adatta perfettamente all'interfaccia.
Cellule legate alla piastra fredda → adesivo poliuretanico
L'adesivo poliuretanico, una volta indurito, fissa le celle alla piastra fredda ed è indicato per applicazioni con carichi elevati, incollaggio e sigillatura di giunti.
Modulo riempito, isolato o incapsulato → terriccio per vasi
Mescolato a mano e versato, il composto di incapsulamento riempie, isola e sigilla il modulo, smorzando poi le vibrazioni una volta indurito.
Un'interfaccia sottile indica invece il grasso, con una linea di legame a livello di categoria inferiore a 50 μm. Il grasso non è indurente, quindi le parti devono essere bloccate per mantenere lo strato in posizione. Laddove la scelta è ancora tra un tampone e un materiale erogato, il Guida alla selezione della pasta termica del pacco batteria agisce attraverso lo spazio vuoto, lo stress di assemblaggio e la polimerizzazione in quest'ordine.
Strati isolanti termici in silicone, poliuretano o resina epossidica: chimica e proprietà isolanti.
La composizione chimica dei TIM segue la stessa struttura per famiglia: tamponi, gel, composti di incapsulamento e grassi sono formulazioni a base di silicone, mentre gli adesivi strutturali sono epossidici (30104-0120) o poliuretanici (30107). I dati relativi all'isolamento e ai silossani variano a seconda del modello e la tabella seguente mostra l'intervallo di valori indicato per ciascuna famiglia.
| Famiglia | Chimica | Rigidità dielettrica, kV/mm | Resistività volumetrica, Ω·cm | Contenuto di silossano D4–D10 (GC) |
|---|---|---|---|---|
| Blocco note · 30101 | Silicone | >6 a >12 per modello | >10¹¹ a >10¹² | <100 ppm, tutti e 5 i modelli |
| Gel · 30102 | Silicone | 8 | >10¹² | <100 ppm per 0150, 0200, 0350; non specificato per gli altri |
| Rinvaso · 30103-0080 | Silicone | 10 | >10¹² | <100 ppm |
| Adesivo strutturale · 30104-0120 | Resina epossidica | 12 | >10¹² | Non elencato |
| Adesivo strutturale · 30107-0120, 30107-0200 | Poliuretano | 16 (30107-0120); 14 (30107-0200) | 1,5 × 10¹³ (entrambi i modelli) | Non elencato |
| Grasso · 30108 | Silicone | Non elencato; isolante: solo 0350 | Non elencato | Non elencato |
Nei dati attuali non è elencato alcun tampone, gel, composto di incapsulamento o grasso privo di silicone. I due adesivi strutturali sono a base epossidica e poliuretanica e le relative schede tecniche non indicano il contenuto di silicone o silossano.
Tre modelli TIM da valutare prima di richiedere un preventivo
Nei dati TIM, prima di richiedere un preventivo, è opportuno valutare tre opzioni relative al modello: isolamento dalla conduttività nel grasso, resistenza dell'adesivo poliuretanico e rinforzo nei cuscinetti. Nel caso di grasso e cuscinetti, un miglioramento in una proprietà ne compromette un'altra, mentre i due modelli di poliuretano condividono lo stesso valore di conduttività ma differiscono per la resistenza.
Il grasso 30108-0500 ha una conducibilità termica di 5,0 W/m·K, il valore massimo della gamma, ma non è isolante, mentre il 30108-0350 è il modello isolante con una conducibilità termica di 3,5 W/m·K. Nei casi in cui lo strato di grasso deve essere isolante, il modello 0350 è l'unico modello di grasso contrassegnato come isolante, con una conducibilità termica inferiore di 1,5 W/m·K; la sua scheda tecnica non riporta il valore di rigidità dielettrica, quindi è necessario richiederlo in base alla tensione di esercizio.
Sia il modello 30107-0120 che il 30107-0200 riportano un valore di 2,05 W/m·K, tuttavia il modello 0120 indica una resistenza al taglio Al/Al di 11 MPa e un allungamento di 14%, contro gli 8 MPa e gli 8% del modello 0200. Laddove il carico è sostenuto dal legame, sono i valori di resistenza al taglio a distinguere i due modelli.
I tamponi presentano il terzo compromesso. Il tampone non rinforzato è il migliore tra le quattro strutture di tamponi in termini di conduttività e ritorno elastico alla compressione a un costo inferiore, ma è debole, aderisce male ed è più difficile da posizionare senza intrappolare bolle. Il film in PI, il nastro in PI e il rinforzo in fibra di vetro aumentano la resistenza del corpo a un costo maggiore, e la fibra di vetro riduce anche parte della conduttività. Le dimensioni del foglio consigliate aumentano da 300 × 200 mm a 500 × 420 mm con il rinforzo in PI.
Quali fattori determinano i prezzi di TIM e cosa inviare per richiedere un preventivo.
I prezzi TIM non sono pubblicati su questa pagina; i preventivi vengono calcolati in base al modello, al volume e alla tipologia di imballaggio. All'interno della gamma di pannelli, le strutture rinforzate costano di più rispetto a quelle non rinforzate, pertanto è consigliabile definire la struttura prima di richiedere un preventivo per il pannello.
Cosa allegare a una richiesta di informazioni:
- Carico termico delle celle, del modulo o del componente
- Spessore dell'intercapedine, area di contatto e pressione di serraggio
- Temperatura target
- Se il giunto deve incollare, sigillare o isolare
- ambiente operativo
- Famiglia o modello di interesse e volume annuo previsto
Cosa include un preventivo, termini di pagamento, ispezione pre-spedizione, imballaggio e documenti di spedizione non sono elencati qui, quindi è opportuno richiederli esplicitamente nella richiesta di preventivo. I tempi di trasporto e i requisiti di importazione dipendono dal porto di destinazione e vengono confermati in fase di preventivo.
Avete scelto la famiglia di modelli? Inviateci lo spessore dell'intercapedine e il carico termico per ricevere un preventivo specifico per il modello.
Come vengono misurati i valori delle schede tecniche TIM e quali documenti richiedere
I valori di conducibilità, costante dielettrica e infiammabilità riportati in questa pagina provengono dalle schede tecniche dei modelli, che specificano il metodo di prova utilizzato; pertanto, il materiale in entrata può essere verificato rispetto allo stesso standard. I limiti di accettazione per il controllo in entrata non sono inclusi nelle schede tecniche e devono essere concordati per ciascun modello.
ISO 22007-2 per tamponi, gel, composti di incapsulamento, grasso e 30104-0120; ASTM D5470 per 30107.
Rigidità dielettrica secondo ASTM D149 e resistività volumetrica secondo ASTM D257; GB/T 1408.1 e GB/T 31838.2 per 30107.
Test di combustione verticale UL 94, indicato come V-0 nelle schede tecniche che riportano l'infiammabilità.
Durezza secondo ASTM D2240 e densità secondo ASTM D792, con metodi GB/T per 30107; resistenza alla trazione secondo ASTM D412 o GB/T 528 per entrambi gli adesivi strutturali.
In questa pagina non sono presenti riferimenti a progetti specifici, pertanto le prove verificabili sono i valori e i metodi descritti nella scheda tecnica sopra riportata. I dati relativi a gel, incapsulamento, grasso e norma 30104-0120 descrivono formulazioni conformi alla direttiva RoHS; i rapporti di prova, i certificati e i registri di lotto non sono inclusi in questa pagina. I termini di garanzia non sono pubblicati in questa pagina. Richiedeteli, insieme a qualsiasi altro documento richiesto dal vostro mercato, nella vostra richiesta di offerta (RFQ).
Domande frequenti sui materiali di interfaccia termica
Qual è la funzione dei materiali di interfaccia termica in un pacco batterie?
Il trasferimento di calore è un problema comune a tutte le famiglie qui, quindi la seconda funzione di cui la giunzione ha bisogno determina la scelta. I cuscinetti e i gel isolano e smorzano le vibrazioni, i composti di riempimento e isolamento, gli adesivi strutturali aggiungono un legame strutturale e il grasso forma un sottile strato non indurente.
Per la linea di batterie è meglio usare cuscinetti o gel erogato?
I tamponi arrivano sotto forma di fogli preformati e vengono posizionati manualmente, quindi la linea non necessita di apparecchiature di miscelazione. Il gel bicomponente viene miscelato ed erogato automaticamente, è asciutto in superficie dopo 90 minuti e completamente polimerizzato dopo 24 ore a 25 °C; i dati relativi alle prestazioni del prodotto polimerizzato indicano che è equivalente a quelle di un tampone.
Su quali substrati possono aderire gli adesivi strutturali?
La resina epossidica 30104-0120 è descritta come adatta per incollare una gamma di metalli, PET, PC, ABS e film di PET, e la sua scheda tecnica riporta una resistenza al taglio di sovrapposizione alluminio-alluminio di 9 MPa. Il poliuretano 30107 è descritto per incollare le celle alla piastra fredda; altri substrati non sono elencati, quindi per altre combinazioni è necessario eseguire un test di adesione specifico.
Questi materiali sono certificati UL?
Per questi prodotti non viene rivendicata alcuna certificazione UL o "yellow card". Le schede tecniche del tampone, del gel, del 30103-0080 e dell'adesivo strutturale riportano una classificazione di infiammabilità UL 94 V-0, che corrisponde alla classificazione di infiammabilità del materiale derivante dal test UL 94. Lo spessore del campione utilizzato per ottenere tale classificazione non è specificato ed è consigliabile richiederlo se il progetto dipende da esso.
Qual è l'intervallo di temperatura consigliato per ciascun materiale?
Per i modelli di cuscinetti, gel e incapsulamento 30103-0080 è indicato un intervallo di temperatura consigliato da -40 a +150 °C, mentre per la resina epossidica 30104-0120 è indicato un intervallo da -10 a +120 °C. Non è indicato alcun intervallo per i modelli di poliuretano 30107, per il grasso o per i modelli di incapsulamento 30103-0200, 0300 e 0400, pertanto è necessario verificare tali intervalli prima di specificarli.
La resistenza termica di questi modelli è pubblicata?
Nessun modello in questa pagina ha un valore di resistenza termica pubblicato; la conduttività è il valore termico indicato. In qualsiasi assemblaggio, la resistenza dipende anche dallo spessore della linea di incollaggio e dalla pressione di serraggio, che variano a seconda del progetto, quindi questi due valori devono essere inclusi nella richiesta di offerta insieme alla distanza e al carico termico.
Quali sono il quantitativo minimo d'ordine (MOQ), le condizioni di consegna e i tempi di realizzazione?
Quantità minima d'ordine (MOQ), condizioni per i campioni, tempi di produzione, capacità di fornitura e condizioni di assistenza post-vendita non sono riportate in questa pagina. Richiedete tutte queste informazioni nella vostra richiesta di preventivo (RFQ), specificando il volume annuo previsto, il programma di consegna, il porto di destinazione e la famiglia o il modello di vostro interesse.
