Odprowadzanie ciepła – tzw. „Thermal Management”

W przypadku opraw oświetleniowych z diodami LED zarządzanie ciepłem jest jedną z kluczowych spraw, na które trzeba zwrócić szczególną uwagę. Wydajności diod LED zależy  od temperatury chipu a żywotność  lampy LED zależy od temperatury pracującego chipu. Odprowadzenie ciepła skutecznie  obniża temperaturę diody LED co poprawi wydajność i żywotność diód.
Jeśli potrzebne jest efektywne rozproszenie ciepła z komponentów, rozwiązaniem jest zastosowanie preparatu termoprzewodzącego, odprowadzającą ciepło na dużej przestrzeni i całą powierzchnią elementu, co pozwala obniżyć temperaturę układu nawet o kilkadziesiąt stopni.
Oferujemy  wiele rozwiązań materiałowych  w zakresie kontroli i zarządzania  ciepłem w układach elektronicznych. W zależności od konkretnych wymagań danej aplikacji możemy zastosować :

  • Preparaty na bazie silikonu: zalewy,  żele, kleje, pasty silikonowe
  • Żywice epoksydowe i poliuretanowe


Dobór odpowiedniego materiału wymaga dokładnej analizy wymagań danej aplikacji, procesu produkcyjnego również względów ekonomicznych i w tym chętnie służymy pomocą. Z  reguły im wyższa przewodność cieplna, tym droższy jest preparat w danym asortymencie. Zwykle wystarcza zalanie elementu materiałem o przewodnictwie 0,5-0,8W/mK, ale mamy również materiały o przewodnictwie cieplnym 3,85 W/mK.

Dla porównania poniżej przewodnictwo cieplne wybranych materiałów:

  • powietrze 0,024W/mK
  • standardowe żywice i silikony 0,15-0,25W/mK
  • termoplasty 0,2-0,25W/mK
  • woda 0,76W/mK
  • żelazo 88W/mK
  • aluminium 220W/mK
  • miedź 400W/mK


Preparaty na bazie silikonu:

Seria SILCOTHERM™ firmy ACC Silicones obejmuje materiały silikonowe o podwyższonych właściwościach termoprzewodzących. Stosowane w celu odprowadzenia ciepła z komponentów na radiator lub obudowę. Silikonowe polimery i elastomery charakteryzują się doskonałymi właściwościami elektrycznymi i fizycznymi, dzięki którym są świetnie sprawdzają w bardzo wymagających aplikacjach.

Silikony serii SILCOTHERM™ ogólna charakterystyka:

  • Szeroki zakres temp. pracy – 60 to 260ºC
  • Doskonałe właściwości elektryczne
  • Elastyczność, która nie zmienia się z upływem czasu
  • Szeroki zakres twardości : od miękkich żeli po dosyć twarde elastomery
  • Różne typy materiałów : kleje, zalewy, pasty
  • Odporność na UV
  • Dobra odporność na chemikalia
  • Doskonałe zabezpieczają przed wilgocią i wodą
  • Nietoksyczne, lub o słabej toksyczności
  • Łatwe w aplikacji


Seria SILCOTHERM™ termoprzewodząca obejmuje poniższe typy materiałów

Wypełniacze tzw. Gap Fillers

Gap fillers serii SILCOTHERM™ to 2 składnikowe preparaty termoprzewodzące o konsystencji pasty, które doskonale wypełniają szczeliny. Utwardzony materiał nie klei się do powierzchni substratów, jest łatwo demontowany, ale jego lepkość i elastyczność, zapewniają doskonałe połączenie miedzy elementami, płytką PCB a radiatorem czy obudową. Gap fillery SILCOTHERM™ pozwalają na uzyskanie wypełniacza o dowolnej grubości i kształcie. Aplikacja jest bardzo łatwa i pozwala na szybkie uzyskanie elastycznej podkładki odprowadzającej ciepło z nierównych powierzchni o dowolnym kształcie i wyeliminowanie powietrza z przestrzeni miedzy łączonymi powierzchniami. Materiał jest pakowany w podwójne cartrige Semco®, 50 ml i 100 ml lub w większych puszkach lub beczkach do stosowania z maszynami dozującymi.

Zalewy i żele termoprzewodzące

Seria SILCOTHERM® zawiera preparaty termoprzewodzące do hermetyzacji modułów, które dzięki swoim właściwościom skutecznie odprowadzają ciepło od komponentów na radiator czy obudowę. Nasze preparaty zapewniają utwardzenie nawet grubych warstw zalewy. Preparaty 1- składnikowe, utwardzane wysoką temperaturą – min. 100 oC ( AS140 i AS1421), 2-składnikowe o systemie addycyjnym (utwardzanie w temp. pokojowej z możliwością przyspieszenia procesu przed podgrzanie). Materiały mają zróżnicowaną lepkość od 2 200 mPas do 140 000 mPas, twardość od miękkiego żelu Shore 0045 po dość twardy elastomer – SE2003 – Shore A80.

Kleje, uszczelniacze termoprzewodzące

SILCOTHERM®, kleje uszczelniające są doskonałym materiałem odprowadzającym ciepło dzięki zawartości specjalnych wypełniaczy. Ciepło jest skutecznie odprowadzone z procesora, modułu mocy, modułów LED i wielu innych elementów co poprawia znacznie działanie i trwałość produktu. Firma ACC Silicones opracowała szereg klejów termoprzewodzących, zastosowaniem formuł bezpiecznych dla elektroniki. Płynna konsystencja materiałów minimalizuję szczeliny powietrzne, co znacznie wpływa na skuteczność rozproszenia ciepła, w porównaniu do tego typu materiałów typu podkładki.

Pasty termoprzewodzące, nieutwardzalne

Seria SILCOTHERM®, zawiera również nieutwardzalne pasty silikonowe stosowane do usprawnienia przepływu ciepła w miejscu łączenia np. procesora z radiatorem. Pasta wypycha, powietrze ze szczeliny, i poprawia znacznie odprowadzenie ciepła dzięki wypełniaczom. Pasty są ekonomicznym sposobem na odprowadzenie ciepła z elementu, bez formowania trwałego połączenia między dwoma powierzchniami.


SILCOTHERM™ silikonowe materiały termoprzewodzące

Termoprzewodzące preparaty silikonowe firmy ACC Silicones -przykładowe aplikacje:

  • QSIl 553, SE2003 – zalewy termoprzewodzące w modułach LED
  • Gap Filler SE2010, SE2020 - Lampy uliczne LED
  • SG500 I SG502 - pasty termoprzewodzące w instalacjach LED
  • AS1607, AS1701, AS1803 – kleje termoprzewodzące w instalacjach LED

Karta TDS Produkt Lepkość po zmieszaniu mPas Kolor Twardość Shore 00 UL 94V0 System utwardzania Min- max. temp. pracy Pot life Czas zastygania Przewod. cieplne
W/mK

 25°C 100°C
Gap Filler – 2 składnikowy 1:1, miękka konsystencja, niska zawartość substancji lotnych           
 TDS SE2010 320000
pasta tixotropowa
Czarny 50 Tak RTV + podgrzanie - 60 / +200 °C 60 min 5 h  3 min  1,7
Silikonowe zalewy do hermetyzacji           
1 składnikowe zalewy silikonowe           
TDS AS1406 100 000 Szary 72 Tak Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +250 °C - - 60 min 3,00
 TDS AS1420 43000 Szary 67 Nie Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +260 °C - - 30 min 1,38
 TDS AS1421 140000 Szary 56 Nie Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +210 °C - - 16 min 2,1
2 składnikowe zalewy silikonowe           
 TDS QSil553 4500 Szary 32 Tak Addycyjny - 50 / +260 °C 180 min 24 h 7 min 0,68
 TDS QSil573 6000 Szary 65 Tak Addycyjny - 50 / +200 °C 60 min 24 h 35 min 0,9
 TDS SE2003 35000 Czerwony 80 Nie Addycyjny - 50 / +250 °C 120 min 24 h 30 min 1,27
 TDS SE3000 1950 Pomarańcz 40 Tak Addycyjny - 70 / +250 °C 50 min 4 h 6 min 1,17
2 składnikowy żel silikonowy           
 TDS EGel3100 29000 Szary - Nie Addycyjny - 55 / +200 °C 60 min 8 h 30 min 1,55
Silikonowe kleje uszczelniające           
1 składnikowe kleje uszczelniające           
 TDS AS1420 43000
płynna konsystencja
Szary 67 Nie Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +260 °C - - 30 min 1,38
 TDS AS1421 140000
pasta
Szary 56 Nie Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +210 °C - - 16 min 2,1
TDS  AS1405 Pasta Szary 56 Nie Utwardzanie wysoką temp. - 50 / +210 °C - - 30 min 3,89
 TDS AS1607 Pasta Biała 70 Nie RTV Oxime - 50 / +220 °C  1 min  <9h   1,58
 TDS AS1701 Pasta Czarna 52 Tak RTV Alkoxy - 50 / +220 °C 3 min 24h - 0,6
 TDS AS1802 350000 – samopoziomujący Szary 67 Nie RTV Acetone - 50 / +220 °C  4 min  <8 h   2,3
 TDS AS1803 350000 – samopoziomujący Biały/ czarny 65 Nie RTV Acetone - 50 / +220 °C  4 min <8 h    1,55
2 składnikowy klej uszczelniający           
 TDS AS2701 Pasta Szary 65 Nie RTV Alkoxy - 50 / +200 °C  12 min  1 h    1,55
Termoprzewodzące pasty- niezastygające           
 TDS SG500 Pasta Biała - Nie - - 50 / +150 °C -   N/A 0,77
 TDS SG502 Pasta Biała - Nie - - 50 / +200 °C -   N/A/ 3


Termoprzewodzące żywice epoksydowe i poliuretanowe

Firma Robnor Resins oferuje szeroką gamę żywic epoksydowych i poliuretanowych, o podwyższonych właściwościach termoprzewodzących i doskonałej izolacji elektrycznej, które są dedykowane dla odprowadzania ciepła w modułach LED. Posiadamy w ofercie preparaty o zróżnicowanej lepkości, czasie operacyjnym i utwardzania, zakresie temperaturowym oraz współczynniku przewodnictwa cieplnego, w tym jest wiele produktów z certyfikatem UL94V0.
Epoksydy w stosunku do poliuretanów są odporniejsze na wysokie temperatury (nawet do 180 oC) oraz uderzenia i wstrząsy, można uzyskać wyższe przewodnictwo cieplne – PX439XS -1,3W/mK. Poliuretany natomiast są bardziej elastyczne, mają większą skalę dostępnych twardości od A45 do D55, wykazują się słabszą reakcją egzotermiczną i szybszym czasem utwardzania.

Termoprzewodzące żywice epoksydowe i poliuretanowe firmy Robnor Resins- przykładowe aplikacje:

  • Hermetyzacji modułów elektronicznych i odprowadzenie ciepła :EL171H, EL171LF, EL600F, PX439F, PX439N,PX439XS, PX804C, PX700K
  • Moduły LED: hermetyzacja i odprowadzenie ciepła:EL171H, EL171LF, EL600F, PX439N,PX439XS, PX804C
TDSProduktStosunek mieszaniaLepkość po zmieszaniu mPas Gęstość po
utwardzeniu
g/ml
 KolorTwardość
Shore D
Zakres temp. pracyIzolacja
elektryczna kv/mm
Czas oper. 25°C/ min 150 ml/25°C Czas utwardz. SamogasnącyPrzewod. cieplne W/mK
Zalewy epoksydowe termoprzewodzące firmy ROBNOR            
 TDS PX314R Waga – 17:1
Objętość 8,4:1
9 000 1,8 Czarny D90 -40°C do +150°C 18 90 min 25°C- 24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,65
 TDS PX439F Waga 10:1
Objętość 4,8:1
2 000 1,8 Czarny D60 -40°C do +150°C 18 240 min 25°C- 24h
60°C- 2h
80°C- 1h
Tak 1,05
 TDS PX439N Waga 13,8:1
Objętość 6,2:1
7 500 2 Czarny D90 -40°C do +150°C 18 240 min 25°C- 24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 1,2
 TDS PX439XS Waga 9,6:1
Objętość 4,3:1
12 500 2 Czarny D90 -40°C do +180°C 20 240 min 25°C- 36h
60°C- 8h
80°C- 4h
Tak 1,3
 TDS PX697C Waga 4,2:1
Objętość 2,2:1
30 000 1,6 Beżowy D70 -40°C do +130°C 18 240 min 25°C- 36h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,49
 TDS PX700K Waga 9,4:1
Objętość 5,3:1
12 500 1,7 Czarny D80 -40°C do +150°C 18 120 min 25°C- 24h
60°C- 2h
80°C- 1h
Tak 1
 TDS PX804C Waga 8,6:1
Objętość 4,8:1
9 500 1,7 Czarny D80 -55°C do +130°C 18 120 min 25°C- 24h
0°C- 2h
80°C- 1h
Tak 0,85
TDS ProduktStosunek mieszaniaLepkość po zmieszaniu mPas Gęstość po
utwardzeniu
g/ml
KolorTwardość
Shore A/D
 Zakres temp. pracyIzolacja
elektryczna kv/mm
Czas oper. 25°C/ min/150 mlCzas utwardz.SamogasnącyPrzewod. cieplne
W/mK
Żywice poliuretanowe termoprzewodzące firmy ROBNOR             
 TDS EL116F Waga 7,8:1
Objętość 6,5:1
4 000 1,47 Szary A80 -40°C 125°C 16 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,45
 TDS EL116H Waga 8,3:1
Objętość 5,9:1
3 500 1,67 Czarny D55 -40°C 125°C 16 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,95
 TDS EL116L Waga 4,7:1
Objętość 3,3:1
3000 1,61 Czarny A80 -40°C 130°C 16 30 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Nie 0,45
 TDS EL171H Waga 8,4:1
Objętość 6,1:1
6 000 1,65 Czarny A90 -40°C 125°C 16 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
UL94V0 0,75
 TDS EL171LF Waga 8,4:1
Objętość 6,1:1
2 200 1.51 Czarny D60 -40°C 125°C 16 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
UL94V0 0,55
 TDS EL199C Waga 13,6:1
Objętość 11,8:1
5 500 1,5 Czarny A40 -55°C 125°C 14 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,62
 TDS EL199HP Waga 5,8:1
Objętość 5,0:1
1 700 1,34 Czarny A45 -40°C 120°C 19 10 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,45
 TDS EL297C Waga 9:1
Objętość 7,2:1
4 000 1,51 Czarny A80 -50°C 130°C 26 20 min 25 °C-24h
60°C- 4h
80°C- 2h
Tak 0,85
 TDS EL600F Waga 3,8:1
Objętość 3,0:1
3 000 1,48 Czarny/ biały D80 -40°C 140°C 19 5 min 25 °C-16h
60°C- 4 h
80°C- 2 h
Tak 0,8