Harzmaterialien für verbessertes Wärmemanagement in elektronischen Geräten

SunForce™-Produkte sind Schaumperlen aus XYRON™-modifizierten PPE-Harzen, die die hervorragenden physikalischen Eigenschaften modifizierter PPE-Harze – einschließlich Hitzebeständigkeit, Dimensionsstabilität und geringer Wasseraufnahme – mit dem geringen Gewicht und den guten Trägereigenschaften (Formflexibilität) von Perlenschäumen kombinieren.

Darüber hinaus ermöglicht die Kombination von Flammschutz und Hitzebeständigkeit, dass SunForce™-Schäume selbst in Form eines Perlenschaummaterials den strengen Entflammbarkeitsstandard UL94 V-0 erfüllen.

Da SunForce™-Produkte im In-Mold-Foaming-Verfahren hergestellt werden, sind sie auch optimal für die Massenproduktion geeignet.

Darüber hinaus sind diese Materialien SunForce™ ihrer unabhängigen Blasenstruktur hervorragende Wärmeisolatoren.

Im Folgenden stellen wir zwei anschauliche Anwendungen vor, bei denen die einzigartigen Eigenschaften von SunForce™-Schäumen genutzt werden, um das Wärmemanagement in elektronischen Geräten zu verbessern.

Mit den jüngsten Fortschritten bei der Leistung elektronischer Geräte steigt die Nachfrage nach einer verbesserten Wärmemanagementeffizienz, verbesserter Zuverlässigkeit und höheren Sicherheitsstandards.

SunForce™ eignet sich aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit und Flammhemmung (zertifiziert nach UL94 V-0-Standards) gut für die Massenproduktion dünnwandiger, komplex geformter Isoliermaterialien. Es wird durch In-Mold-Schäumen unter Verwendung von Perlen mit kleinem Durchmesser als Rohmaterial hergestellt. Dies ermöglicht die Massenproduktion von Isoliermaterialien, die sich an die komplexen Formen von Bauteilen anpassen.

Zum Aufbringen der Isolierung auf komplexe Bauteile wird Glaswolle oder Urethanschaum üblicherweise von Arbeitern per Hand aufgetragen. Die Verwendung von SunForce™ verbessert jedoch nicht nur die Wärmemanagementeffizienz durch hohe Wärmedämmung, sondern trägt auch zur Kondensationsvermeidung, zur Reduzierung der Teileanzahl (Einsparung von Arbeitsaufwand und Kosten) sowie zu verbesserter Produktivität und Montagepräzision (Gewährleistung einer stabilen Produktqualität) bei der Montage bei.

Dank dieser Eigenschaften kann SunForce™ in zahlreichen Bereichen eingesetzt werden, in denen hohe Leistung und Sicherheit erforderlich sind, z. B. als Kühlkomponenten für Kraftfahrzeuge, als Kühlteile für 5G/6G-Kommunikationsgeräte und Solarstromaufbereiter, als Wasserkühlkomponenten für Rechenzentren und KI-Server, in Motorölabscheidern und in Klimaanlagenkanälen.

In unserem ersten Beispiel verwenden wir SunForce™-Hitzeschilde, um eine Wärmeisolierung in einer elektronischen Leiterplatte mit stark wärmeabgebenden Komponenten zu erreichen (wie sie beispielsweise in einer PCS-Einheit in einem Solarstromgenerator zu finden sind).

Aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeisolierung, umfassenden Formflexibilität, Flammhemmung und Hitzebeständigkeit sind SunForce™-Schäume ideale Materialien für Hitzeschilde, um wärmeabgebende Bereiche von nicht wärmeabgebenden Bereichen elektronischer Leiterplatten zu isolieren.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Temperaturverteilung im Inneren eines elektronischen Geräts, die mit einem Simulationsmodell für die thermische Analyse berechnet wurde, vor und nach dem Hinzufügen von thermisch isolierenden SunForce-Hitzeschilden ™, um stark wärmeabgebende Komponenten von nicht wärmeabgebenden Komponenten zu isolieren. Diese Ergebnisse zeigen, wie SunForce™ Wärmemanagementlösungen eine signifikante Reduzierung der internen Gerätetemperaturen erreichen können.

Dieses Beispiel zeigt, wie Hitzeschilde aus SunForce™-Schäumen die Miniaturisierung elektronischer Geräte vereinfachen können, indem sie die Betriebstemperatur senken, eine Verschlechterung der Komponenten verhindern und eine größere Flexibilität bei der Komponentenanordnung ermöglichen.

Unser zweites Beispiel betrifft die Installation von wärmeisolierenden SunForce™-Kanälen auf einer elektronischen Platine, die mit stark wärmeabgebenden Komponenten ausgestattet ist. Dies ergänzt das oben besprochene Hitzeschildbeispiel, indem es eine alternative Möglichkeit darstellt, wie die einzigartigen Eigenschaften von SunForce™-Schäumen genutzt werden können, um die Wärmemanagementleistung in elektronischen Geräten zu verbessern.

Unterschiede in den Betriebstemperaturen elektronischer Komponenten führen zu Konvektionsluftströmen in elektronischen Geräten. In einigen Fällen können verschiedene Faktoren – wie die Anordnung der Komponenten oder die Temperaturverteilung innerhalb des Geräts – dazu führen, dass der Luftstrom durch bestimmte Gerätebereiche behindert wird, was die Leistung der Kühlmechanismen beeinträchtigt und einen Anstieg der Komponententemperaturen verursacht.

Das Problem der behinderten Luftzirkulation tritt in dem in diesem Beispiel betrachteten System auf: einer Solarzellen-PCS-Einheit mit internem Kühlventilator, die in der Abbildung unten links schematisch dargestellt ist. Um dieses Problem zu beheben, haben wir das Design verbessert, indem wir thermisch isolierende SunForce™-Kanäle um die Lüftereinheit herum installiert haben, wie unten rechts dargestellt.

Die Stromliniendiagramme unten zeigen simulierte Luftströme durch das elektronische Gerät vor und nach dem Hinzufügen von SunForce™-Kanälen. Beim Vergleich dieser Diagramme sehen wir, dass die Kanäle neue Wege für den Luftstrom durch das Gerät schaffen und so in allen Phasen von der Ansaugung bis zur Abluft gleichmäßig kontrollierte Luftströme gewährleisten. Die Verbesserung der Luftstromqualität ist insbesondere in der Nähe von wärmeabgebenden Komponenten deutlich.

Die simulierten Temperaturverteilungen sind unten dargestellt: Der durch die Kanäle ermöglichte kontrollierte Luftstrom führt zu einer deutlichen Reduzierung der Komponententemperaturen.

Dieses Beispiel zeigt, wie wärmeisolierende Kanäle aus SunForce™-Schäumen die Luftstromregelung in elektronischen Geräten verbessern und dadurch die Komponententemperatur senken, eine Komponentenverschlechterung verhindern und eine größere Flexibilität bei der Komponentenanordnung ermöglichen können.

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