Las películas conductoras térmicas aislantes de la electricidad tienen muchas ventajas en las aplicaciones de electrónica de potencia. Un concepto de gestión térmica bien equilibrado permite prolongar la vida útil de los componentes electrónicos utilizados y, por tanto, aumentar el rendimiento y la calidad de toda la aplicación electrónica.
La tendencia hacia diseños cada vez más pequeños, combinada con unos requisitos de rendimiento cada vez mayores, hace necesario disipar el calor generado por los componentes electrónicos de la forma más rápida, eficaz y rentable posible.
Además de los sustratos IMS que produce desde hace más de 20 años, el fabricante europeo de sustratos (FR4, CEM e IMS) para la industria mundial de las placas de circuito impreso Aismalibar ha desarrollado tecnologías para películas térmicamente conductoras que se utilizan para conectar un conjunto electrónico generador de calor a un disipador térmico. La conductividad térmica de la película y su resistencia térmica desempeñan un papel preponderante en este proceso. Cada vez más, también se exigen propiedades de aislamiento eléctrico (para la protección de los contactos) y la ausencia de silicona. La película termoconductora Bondsheet Cured de Aismalibar cumple todos estos requisitos clave.
Fig. 2: Mercados en crecimiento en los que la disipación del calor en la electrónica desempeña un papel fundamental
La empresa forma parte del Grupo Benmayor desde 2011 y produce en sus propias plantas de Barcelona y China. Ofrece una amplia gama de tecnologías IMS (sustratos metálicos aislados) para aplicaciones electrónicas críticas desde el punto de vista térmico. La empresa suministra a fabricantes de placas de circuito impreso para aplicaciones en los sectores de automoción, iluminación LED, medicina y electrónica industrial.
Amplia gama de aplicaciones gracias a sus propiedades especiales
Fig. 3: Lámina termoconductora curada Bondsheet en tamaños iniciales de 1245 x 945 mm o 1245 x 1040 mm para su posterior procesamiento mediante corte, aserrado o punzonado (www.aismalibar.com/de/product_group/bond-sheet-cured-de)Los principales ámbitos de aplicación de la lámina termoconductora TIM son las aplicaciones de electrónica de potencia en las que la conexión entre dos superficies metálicas planas debe optimizarse en términos de conducción térmica y aislamiento eléctrico. Actualmente, la lámina se utiliza con éxito en aplicaciones como inversores solares y turbinas eólicas, controles de transmisión para vehículos comerciales e iluminación LED industrial. Los nuevos proyectos proceden cada vez más del sector de los vehículos eléctricos, donde se utilizan en la transmisión y la gestión de baterías, incluida la electrónica de carga a bordo. La electrónica de potencia industrial, por ejemplo en equipos de soldadura y accionamientos de robots, también utiliza láminas conductoras del calor para refrigerar eficazmente la electrónica de control.
Otro ejemplo de aplicación muestra la cooperación entre Aismalibar y la empresa IQ-evolution(www.iq-evolution.com) con la misma tarea básica: la disipación eficaz del calor con la máxima resistencia de aislamiento para el acoplamiento óptimo de los semiconductores de potencia PowerMOSFET a los microenfriadores refrigerados por líquido de IQ-evolution.
Pruebas intensivas han demostrado que para esta aplicación IQ-evolution logra la mejor combinación técnico-comercial de disipación de calor y resistencia dieléctrica con la película conductora de calor Bondsheet Cured en comparación con las tecnologías alternativas de interfaz térmica. Las propiedades técnicas clave de Bondsheet Cured son:
- Conductividad térmica: 2,2 W/mK
- Espesor de la película: 70 µm o 100 µm
- Resistencia térmica (Rth): 0,315 K/W a 70 µm, 0,450 K/W a 100 µm
- Rigidez dieléctrica (AC): ≥ 4 kV a 70 µm, ≥ 6 kV a 100 µm
- Temperatura de transición vítrea (Tg): 120 °C
Producción y entrega de la película conductora del calor
Fig. 4: "IQ-Four", para carcasas TO 247: Ejemplo de aplicación de un conjunto MOSFET refrigerado por líquido y muy compacto para electrónica de potenciaEl punto de partidapara la producción es un material de tejido de vidrio del tipo 106 o 1078/1080, que se enriquece con cargas cerámicas en un proceso propio de Aismalibar. Además de las propiedades del material puro de las cargas utilizadas (como Al2O3, AlN, BN), el tamaño, la forma y la distribución de las partículas son factores decisivos para garantizar que el tejido de vidrio inicial tenga propiedades termoconductoras homogéneas. Tras la introducción de las cargas y otros pasos del proceso, se produce un preimpregnado en estado B, que se utiliza en la producción multicapa en la industria de placas de circuitos impresos.
Con el fin de producir una película conductora térmica curada Bondsheet Cured, este preimpregnado se procesa posteriormente utilizando los procesos propios de Aismalibar con el fin de alcanzar las propiedades de conductividad térmica y resistencia del aislamiento especificadas en la ficha técnica.
Al final del proceso de producción, la película conductora del calor Bondsheet Cured está disponible en los formatos 1245 x 945 mm y 1245 x 1040 mm, el formato de entrega preferido de Aismalibar. Igualmente populares son los formatos estándar de la industria de PCB, como 460 x 610 mm. A petición especial del cliente, Aismalibar puede personalizar el Bondsheet Cured a cualquier formato rectangular/cuadrado y suministrarlo en pilas de varios cientos de hojas individuales para su posterior procesamiento manual o automatizado por parte del usuario.
Para las muestras y prototipos o incluso pequeños lotes, Aismalibar contornea la película Bondsheet Cured de acuerdo con las especificaciones del cliente, por ejemplo, con esquinas redondeadas y agujeros, de modo que la película se puede insertar directamente entre el disipador de calor y la placa de circuito impreso en el montaje del producto final del cliente y ensamblado en una sola unidad. Como no se utilizan aceites, pastas ni siliconas en la película conductora térmica, es posible montar y desmontar limpiamente el módulo electrónico (por ejemplo, para su mantenimiento).
Fig. 5: Ejemplos de láminas conductoras térmicas aislantes de la electricidad moldeadas según las especificaciones del cliente para lograr una adaptación mecánica óptima de la placa de circuito impreso al disipador de calor.
Para la producción en serie de grandes volúmenes, el troquelado de la lámina con una herramienta de troquelado personalizada ha demostrado ser el método de producción en serie más rentable.
Las muestras de ambos tipos de película con un grosor de 70 µm o 100 µm están disponibles en stock en Barcelona.
Perspectivas
En la actualidad, Aismalibar está desarrollando tecnologías que cumplan o aumenten aún más los elevados requisitos de conductividad térmica y rigidez dieléctrica. Además, también se está optimizando la procesabilidad, especialmente para la producción en serie de grandes volúmenes, por ejemplo en el sector de la automoción.
Fig. 6: Nuevo desarrollo Recubrimiento térmico doble
Se trata de un proceso que permite aplicar dos capas de un dieléctrico sin vidrio directamente sobre un metal portador. Esta nueva tecnología dieléctrica permite aplicar la capa conductora de calor/aislante directamente sobre un sustrato metálico en casi cualquier espesor. La capa dieléctrica inferior ya se cura durante el proceso de producción en Aismalibar, lo que le confiere las propiedades eléctricas y térmicas especificadas en la ficha técnica. Sobre este dieléctrico curado se aplica una capa adicional de fase B, lista para su posterior procesamiento por parte del usuario. En el proceso de montaje del cliente, esta estructura formada por un soporte metálico más un dieléctrico de dos capas se prensa bajo presión y calor para formar una unidad global homogénea. El resultado es un módulo de potencia muy compacto con propiedades eléctricas y térmicas optimizadas, combinado con una vida útil de la unidad global procesada que cumple los requisitos de la industria electrónica.
