パワーエレクトロニクス用熱材料
パワースタック全体にわたる熱を制御する
IGBT、MOSFET、SiCデバイスから基板、ベースプレート、ヒートシンク、コールドプレート、筐体へと、安定した熱経路を構築します。これによって、電源のオン・オフを繰り返しても、電気的絶縁性や信頼性を損なうことはありません。.
議会の内部
電力変換システム内のすべてのインターフェースをマッピングする
パワーエレクトロニクスにおいて、単一のインターフェースで済むことはめったにありません。デバイスパッケージ、モジュール、磁気部品、バスバー、制御基板などによって、熱流束、電圧、機械的要件がそれぞれ異なります。.
ヒートシンクへのIGBTおよびMOSFETモジュール
電気的絶縁性を維持しつつ、ケースとシンク間の抵抗を低減し、繰り返し電源投入・遮断を行っても、適切な取り付け圧力を確保し、安定した接触を維持します。.
「IGBTサーマルパッドガイド」を読む →
MOSFET、ドライバ、およびPCBの過熱箇所
コンポーネントの高さのばらつきを補正し、パッケージ、はんだ接合部、または回路基板に過大な負荷をかけることなく、熱をスプレッダーやエンクロージャーへと導きます。.
MOSFET選定ガイドを見る →
インバータ、コンバータ、およびモータードライブ
高負荷、振動、および現場での保守作業といった条件下において、インダクタ、トランス、コンデンサ、および密閉型筐体を用いたモジュールの冷却を調整する。.
インバータ用サーマルペーストを見る →素材のグループ
化学的処理の前に、インターフェース機能を選択してください
まず、ギャップ、平坦度、熱流束、電圧、圧力、および使用条件を検討します。次に、長期にわたり必要な界面特性を維持できる材料形態を比較検討します。.
電気絶縁性サーマルパッド
デバイス、モジュール、および金属製冷却構造体間の隙間充填、誘電体絶縁、および配置制御を組み合わせます。.
- シート、ロール、または型抜き仕様
- 規定の厚さと硬度
- 圧縮制御型接触
低抵抗サーマルグリース
大きな機械的隙間を埋めることよりも、接合ラインを低く保つことが重要な、濡れ性が高く、薄く、平坦で、しっかりとクランプされた界面。.
- ケースとシンクの接合部が薄い
- 接触抵抗が低い
- 整備可能なアセンブリ
相変化界面材料
使用温度で軟化することで濡れ性を向上させ、従来のグリースよりもきれいな塗布を実現します。.
- 制御された事前適用フォーマット
- ボンディングラインが薄い可能性
- 生産現場での取り扱いが容易
使い捨ての隙間充填材
インダクタ、トランス、コンデンサ、および不均一な基板アセンブリの周囲に、機械的応力を最小限に抑えて成形してください。.
- 多様で複雑なギャップ
- 手動または自動のディスペンス
- ソフトキュア型インターフェース
熱伝導性接着剤
ネジ、クリップ、または個別の固定が現実的でない場合に、熱伝導経路と構造的固定を確保する。.
- 接着と熱伝達
- 1Kまたは2Kの硬化オプション
- 制御された弾性率と強度
ポッティングおよび封止
電源基板や部品を、湿気、汚染、振動、および電気的暴露から保護します。.
- 熱的および誘電的バランス
- 部分充填または完全充填
- 硬化および発熱の制御
フォーマットの比較
素材を「Real Power」インターフェースに合わせて選択してください
最適な選択肢とは、最終厚さと取り付け圧力において、所定の温度、電圧マージン、および耐用年数を満たすものである。.
| 素材の形式 | 最適適合インターフェース | 主な利点 | 設計上の留意点 |
|---|---|---|---|
| 熱伝導パッド | パワーモジュール、MOSFET、ドライバ基板、または筐体との隙間が不均一 | ギャップ充填と誘電体絶縁 | 厚さ、硬度、圧縮強度、および切断面の品質 |
| 熱伝導グリス | 薄型で平らな、モジュールとヒートシンクをクランプで固定した接合部 | 低い接着線と優れた濡れ性 | ポンプによる排出、移行、アプリケーションのボリューム、およびメンテナンス |
| 相変化型TIM | 整然とした配置が求められるフラットデバイスまたはモジュールのインターフェース | 制御された取り扱いおよび動作温度下での濡れ性 | 活性化温度、圧力およびサイクル安定性 |
| 液体用隙間充填剤 | 磁気部品、コンデンサ、PCBアセンブリ、および複雑な筐体 | コンポーネントの高さが異なる場合における適合性 | 吐出制御、硬化、空洞、手直し |
| 熱接着剤 | ヒートシンク、スプレッダー、センサー、または固定が必要な部品 | 単一の材料における機械的結合と熱伝達経路 | 治療、ストレス、強度、および除去戦略 |
| ポッティング材 | 電源基板、コンバータキャビティ、および保護機能付き高電圧電子機器 | 環境および誘電体保護 | 発熱、応力、質量、空隙、完全硬化 |
選定ワークフロー
5つのステップでパワーインターフェースの概要書を作成する
有用な材料概要書は、接合損失や機械的な積層構造と、測定可能な界面特性、絶縁特性、製造要件、および信頼性要件とを結びつけています。.
熱伝達経路を定義する
デバイスの損失、スイッチングプロファイル、接合部限界、ケース温度、および目標とする冷却構造を特定する。.
インターフェースを測定する
接触面積、平坦度、粗さ、最小および最大の隙間、締結パターンの配置、およびトルクを記録する。.
電気的な制限値の設定
動作電圧、誘電体ターゲット、沿面距離、空気隙間、および絶縁構成を確認してください。.
プロセスを選択してください
パッドの配置、グリース印刷、塗布、硬化、検査、サイクルタイム、および手直しについて定義してください。.
信頼性の検証
電源のオン・オフ繰り返し、振動、および経年劣化試験を通じて、熱インピーダンス、絶縁性、および接触安定性を試験する。.
工学上の変数
サンプリングの前に何を明確にしておくべきか？
試料が実際の熱流束、電圧、表面状態、圧力、およびサイクル特性を適切に反映している場合、電力材料の選定精度が向上します。機械設計が確定していない場合は、その範囲を共有してください。.
システムの性能を決定づけるのは、データシートに記載された単一の数値ではなく、接合部から冷却液に至るまでの経路全体である。.デバイスの損失と温度
定常電力および過渡電力、スイッチング周波数、接合部限界、筐体温度、および冷却目標値。.
ギャップおよび表面状態
ボンドラインの範囲、平坦度、粗さ、平行度、接触面積、ベースプレートの反り、および公差の累積。.
高まる圧力
締結パターン、トルク、締め付け荷重、圧力分布、パッケージの応力限界、および熱膨張。.
電気的絶縁
動作電圧、過渡電圧、絶縁耐力、絶縁厚さ、沿面距離および空気隙間。.
信頼性プロファイル
電源オン／オフ試験、熱サイクル試験、振動試験、湿度試験、高温エージング試験、および実使用環境下での耐用年数試験。.
製造工程
配置または塗布方法、塗布量、硬化、タクトタイム、検査および修理戦略。.
故障の防止
組み立て後に生じるリスクを考慮した設計
初期の熱性能は問題ないように見える場合でも、サイクルを繰り返すにつれて、界面の密着性、絶縁マージン、あるいはプロセスの再現性が低下することがあります。.
ボンドラインの厚さが過剰
材料の厚さが厚すぎると、たとえ公称導電率が高くても、体積抵抗が増加する可能性があります。.
パッドの厚さの選定について確認する →不均一な圧力または梱包による応力
ファスナーの位置、締め付けトルク、およびパッドの硬さによっては、ホットスポットが発生したり、セラミックパッケージやはんだ接合部に過負荷がかかったりすることがあります。.
圧縮の影響を理解する →絶縁余裕不足
切断面、ピンホール、厚みのばらつき、および経年劣化により、実際の組立時の絶縁性能が試験片の予想値を下回る可能性があります。.
「電気絶縁ガイド」を読む →グリースの排出または移動
熱膨張や電源のオン・オフを繰り返すことで、グリースが接触面から離れ、抵抗が増加する可能性があります。.
グリースの耐用年数の確認 →不均一な隙間による接触不良
薄層界面材料では、大きな高さの違いや、反った基板、傾いたヒートシンクを補正することはできません。.
PuttyとPadのフォーマットを比較する →ポッティング時の発熱と硬化ストレス
大量の鋳造を行うと、基板、磁気部品、および電源部品の周囲に熱や収縮応力が生じる可能性があります。.
植え付けシステムの計画を立てる →Power Platforms
システムが異なれば、インターフェースの優先順位も異なる
トポロジー、電圧、スイッチング素子、冷却方式、負荷サイクル、および筐体によって、インピーダンス、絶縁性、および製造性の最適なバランスが決まります。.
EV用インバーターおよび車載充電器
- 高電圧および高熱流束
- 振動および電源のオン・オフ繰り返し
- コンパクトな水冷式スタック
産業用ドライブおよびインバータ
- 長寿命
- 堅牢な筐体と振動
- 利用可能なインターフェース
電源装置およびDC/DCコンバータ
- 複数のコンポーネントの高さ
- 磁気および半導体の冷却
- コンパクトな強制送風式システム
ドライバ、充電器、および制御モジュール
- 基板とハウジング間の熱伝達
- 誘電体による保護
- 自動ボリュームアセンブリ
検証計画
材料試験片だけでなく、最終的な積層体も試験する
クーポンデータは、候補品の比較に役立ちます。システム試験では、実際の圧力およびサイクル条件下において、インターフェースが温度、絶縁性、および接触状態を維持しているかどうかを確認します。.
TIMテストの一般的な基準を確認する →熱インピーダンス
実際の厚さ、圧力、温度条件下で、ケースからシンクへの熱伝達性能、あるいはコンポーネントから冷却液への熱伝達性能を測定します。.
圧力分布
パッケージやPCBに過度の応力をかけずに、トルク、クランプ荷重、平坦度、および界面の接触状態を確認してください。.
電気の安全
組み立ておよびエージング後、絶縁耐力、絶縁抵抗、および切断端の完全性を検証する。.
電源のオン・オフ
デバイスの発熱、膨張、および繰り返される動作サイクルに伴う熱抵抗の変化を追跡する。.
環境による老化
高温保存、湿度、振動、および用途に応じた化学物質への曝露について評価する。.
生産能力
パッドの配置、グリースの充填量、塗布精度、硬化時間、検査および手直しを確認してください。.
試作から量産まで
材料の性能は、製造工程を経ても維持されなければならない
Haktakでは、製剤および投与形態の設計をサポートいたします。取付図面、設備上の制約、年間生産量、パッケージサイズ、配置方法、および信頼性目標については、早い段階でご共有ください。.
カスタム配合
導電率、粘度、硬度、誘電特性、硬化性、および温度安定性を調整します。.
ダイカット加工
穴、タブ、ライナー、および配置可能な形状を備えたパッドやフィルムを供給します。.
調剤サポート
グリース、ギャップフィラー、または接着剤の包装を、ビード、ショットサイズ、設備、およびサイクルタイムに合わせて調整する。.
試作サンプル
最終的な金型製作、検証、および量産開始の前に、フォーマットと特性範囲を比較してください。.
エンジニアリング関連リソース
パワーエレクトロニクス用材料の仕様をさらに強化する
これらのガイドを活用して、材料の形式を比較し、インターフェースの形状を定義し、実用的な検証計画を策定してください。.
パワーエレクトロニクス用サーマルパッドの選び方
ギャップ、圧力、絶縁性、信頼性を、パッドの厚さと硬度と関連づける。.
「パワーエレクトロニクスガイド」を読む →セラミックシートとサーマルパッドの比較
IGBTシステムとMOSFETシステムの剛性、絶縁性、追従性、および製造上のトレードオフを比較する。.
隔離形式を比較する →高出力アンプ用サーマルペースト
過酷な条件下のクランプ式電源アセンブリにおける、薄層界面の濡れ性と安定性について検討する。.
「ハイパワーガイド」を読む →熱抵抗と熱インピーダンスの比較
材料、接触条件、および試験条件が、報告されている界面性能にどのような影響を与えるかを理解する。.
「Thermal Metrics」のレビュー →ボンドラインの厚さが性能に与える影響
最終的な厚みが、あらゆる「ケース対シンク」の材質比較において重要な要素となる理由をご覧ください。.
ボンドラインの影響を確認する →Haktakの素材製品を見る
利用可能な熱処理製品および接着剤製品の製品群と個々のグレードを確認してください。.
すべての商品を閲覧 →よくある質問
パワーエレクトロニクス用熱材料に関するよくある質問
最終的な選定結果は、実際のモジュール、ヒートシンク、電圧、および実装構成において検証を行う必要があります。.
IGBTモジュールには、どの熱伝導材料が最適でしょうか？
熱伝導グリース、相変化材料、および電気絶縁性熱伝導パッドが一般的な選択肢です。適切な選択は、平坦度、接合層の厚さ、取り付け圧力、電圧絶縁、ポンプアウトのリスク、および製造時の取り扱い状況によって異なります。.
パワーモジュールには、サーマルグリースとサーマルパッドのどちらを使うべきでしょうか？
接触抵抗の低減を最優先とする場合、薄くて平らでしっかりと固定された接合面にはグリースを使用してください。組み立て時に隙間の充填、所定の厚さの確保、正確な配置、または追加の絶縁が必要な場合は、パッドを使用してください。.
パワーエレクトロニクスにおいて、熱伝導率が高いほど常に良いと言えるのでしょうか？
いいえ。最終的なインピーダンスは、厚さ、圧力、濡れ性、および接触抵抗にも左右されます。導電性の高い材料であっても、厚すぎたり、硬すぎたり、あるいはサイクルによる劣化で不安定になったりすると、期待通りの性能を発揮できない場合があります。.
熱界面における電気的絶縁性はどのように評価されるのでしょうか？
動作電圧および過渡電圧、絶縁耐力、厚さ、沿面距離、空気線間距離、および切断端部の形状を確認すること。検証には、圧縮、サイクル試験、および環境老化試験を経た組み立て済み部品を含めること。.
サーマルグリースのポンプアウトをどのように抑えることができるか？
塗布量の制御、安定したクランプ、適切な粘度、および想定されるパワーサイクリング範囲において検証済みの配合を使用してください。表面の平坦性や熱膨張の不一致も、マイグレーションに影響を与えます。.
Haktakが推奨を行うには、どのような情報が必要ですか？
デバイスの種類、損失、接触面積、ギャップ、表面状態、取り付け圧力、電圧、目標温度、サイクルプロファイル、製造方法、および予想生産数量をお知らせください。.
まずは「コンプリート・パワー・スタック」から始めましょう
熱負荷、電圧、ギャップ、および取り付け工程を送信してください
Haktakは、パワーエレクトロニクスアセンブリ全体にわたるサーマルパッド、グリス、相変化材料、ギャップフィラー、接着剤、ポッティングシステムの比較を支援します。.