Automobilindustrie Elektronik

Wo die Materialien von Ziitek in einer Automobilelektronik-Plattform zum Einsatz kommen

Moderne Fahrzeugprogramme konzentrieren die Halbleitertechnologie in abgedichteten Gehäusen – Zonen-ECUs, E-Achs-Wechselrichter, ADAS-Sensoreinheiten, BMS-Slave-Boards, Beleuchtungstreiber – während die Erwartungen an Langlebigkeit und EMV gleich bleiben. Das Portfolio von Ziitek deckt die vier Aufgaben ab, die bei diesen Gehäusen anfallen: Wärme zwischen Chip und Gehäusedeckel leiten, Fertigungstoleranzen ohne aggressiven Anpressdruck ausgleichen, das Gehäuse gegen das Eindringen von Fremdstoffen abdichten und selektiv Wärme zuführen, wo die chemischen Prozesse es erfordern.

Die Produktfamilien TIF, TIC und Z-foam, die in Plattformen für Elektrowerkzeuge, Server und Unterhaltungselektronik zum Einsatz kommen, sind dieselben Familien, die für EV-Batteriepack-, Motor- und Wechselrichterprogramme qualifiziert sind – der Unterschied liegt in der Dokumentationsdisziplin und dem Validierungsplan, nicht in der zugrundeliegenden Chemie.

Hauptanwendungen

• Batteriepack & BMS. Die Silikon-Gap-Pads TIF100 und TIF200 überbrücken den Spalt zwischen Zellen und Kühlplatten für zylindrische (18650 / 21700 / 46800), prismatische und Pouch-Zellarchitekturen. Zweikomponentige Wärmeleitgele wie TIF020AB-02S fließen in ungleichmäßige Spalten zwischen Zelle und Platte bei Pkw-Batteriepacks, wo die Dicke eines Pads allein die Toleranzen nicht ausgleichen kann.
• Abdichtung von Batteriepacks. Z-foam 800 ist ein von Ziitek entwickelter geschlossenzelliger Silikonschaumstoff, der für Gehäusedichtungen von Batteriepacks konzipiert wurde. Bei 65 kPa erreicht er eine Kompression von 25 %; bei 50 % Kompression erfüllt er die Schutzarten IP68 und IPX9K, und das Material ist nach UL 94 V-0 (UL E331100) und UL 157 (MH66719) zertifiziert. Die wiederverwendbare Montage sorgt für kalkulierbare Wartungskosten.
• Niedertemperatur-Vorwärmung.Kheat SP Silikonkautschuk-Heizelemente und Kheat PI Polyimidfolien-Heizelemente ermöglichen eine zonenweise Vorwärmung des Packs – beispielsweise durch ein 35,2 V / 550 W PI-Heizelement, das in auf die thermischen Bedürfnisse der Zellgruppen abgestimmte Segmente unterteilt ist – was das Lade- und Entladeverhalten bei kaltem Wetter verbessert.
• Motor, E-Antrieb und Wechselrichter.Pads der TIF100-Serie, das einkomponentige Gel TIF020-19, das zweikomponentige Gel TIF035AB-05S und TIF045-05 decken Schnittstellen zwischen Stator und Gehäuse, E-Achse und Wechselrichter-Leistungsstufen ab. TIF100-K1 und spezielle Kondensator-Pads werden auf DC-Zwischenkreiskondensatoren und IGBT-Modulen eingesetzt, wo Vibrationen und thermische Zyklen eine Wärmeleitpaste überfordern würden.
• ADAS, Lidar und Kameras.Ausgasungsarme TIF-Pads und Wärmeleitgele leiten die Wärme hinter Sensor-Leiterplatten ab, ohne auf Linsenstapel oder Dichtungsbahnen auszubluten. „Tape-and-Reel“-Formate sind auf die Geschwindigkeit von EMS-Fertigungslinien abgestimmt.
• LED-Scheinwerfer und -Beleuchtung.Verstärkte TIF-Pads mit einer Reinheit, die auch ästhetischen Ansprüchen von Endverbrauchern genügt, halten Matrix-LED- und Projektormodule über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs innerhalb ihrer Fenster für optische Stabilität.
• Elektrische Ölpumpen, E-Getriebe, Infotainment.Dieselben oben genannten Produktfamilien werden in dünnen und farbneutralen Varianten dort eingesetzt, wo Gehäusetoleranzen und akustische Isolierung ebenso wichtig sind wie die reine Wärmeleitfähigkeit.

Produktempfehlungen

• Silikon-Wärmeleitpad (TIF) – primärer Spaltfüller für Schnittstellen in Batteriepacks, Motoren, Wechselrichtern, ADAS und Beleuchtungssystemen.
• Wärmeleitgel – ein- und zweikomponentige Formulierungen für unregelmäßige Spalte, für die automatisierte Dosierung in Fertigungslinien für Packs und Wechselrichter.
• Phasenwechselmaterial (TIC) – bevorzugt für MOSFET-Stacks und Module mit hoher Leistungsdichte, bei denen das „Pump-Out“-Verhalten und die Wiederbenetzung über die Lebensdauer im Einsatz entscheiden.
• Silikonschaumdichtung (Z-foam 800) – Gehäusedichtung für Batteriepacks, UL 94 V-0, IPX8/IPX9K, mit Wiederverwendbarkeit bei der Wartung.
• Folienheizelement (Kheat PI / SP) – zonenweise Niedertemperatur-Vorwärmung für Packs und Batteriemodule.
• Thermische Graphitfolie (TIR) – flächige Wärmespreizung in Cockpit, Infotainment-Systemen und schlanken Sensorgehäusen.

Zuverlässigkeit und Dokumentation

Teams in der Automobilelektronik benötigen ein vorhersagbares Verhalten über Haltezeiten von -40 °C bis 125 °C und Zehntausende von Temperaturzyklen, nicht nur die Wärmeleitfähigkeit laut Datenblatt. Ziitek stimmt die Füllstoffbeladung und die Trägerchemie auf die Kundenhardware ab, sodass die Junction-to-Case-Daten auf dem kundeneigenen Prüfstand für Steuergerät, Wechselrichter oder BMS mit denen von etablierten Anbietern übereinstimmen – selbst wenn die Nenn-Wärmeleitfähigkeit des Materials geringer ist. Disziplin bei technischen Änderungen, zurückgestellte Muster vor Produktionsumstellungen und PPAP-konforme Datenpakete sind auf die Lieferantenqualitätsprozesse von IATF-zertifizierten Tier-1- und Pack-Integrator-Kunden abgestimmt.

Referenzprojekte

Materialien von Ziitek werden in Pkw-Batteriepacks (Projekte mit prismatischen Zellen bei mehreren chinesischen OEMs), Motorsteuerungen für E-Bikes und elektrische Zweiräder, E-Antriebs- und Motorplattformen, Traktionswechselrichtern sowie Energiespeicherpacks eingesetzt, die alle auf denselben thermischen Prinzipien basieren. Der erwähnte Anwendungsfall einer Motorsteuerung für elektrische Zweiräder ist ein Beispiel für die iterative Abstimmung der Füllstoffe mittels Hardware-in-the-Loop-Simulation, die ein Standardprodukt aus dem Portfolio zu einer qualifizierten, heimischen zweiten Bezugsquelle (Second Source) für ein etabliertes Importprodukt machte. Tier-1-OEMs, Batteriepack-Hersteller und Kunden aus dem Motoren- und E-Antriebsbereich – die in der Referenzliste von Ziitek aufgeführt sind – bilden die Volumenbasis, die eine lückenlose Chargenkontrolle, ein stringentes Änderungsmanagement und globalen technischen Support für neue Automotive-Programme ermöglichen.

LEAPMOTOR E-Achsen-Programm: Ziitek TIF200 Gap Pads und das 1K-Gel TIF045-05 für das Wärmemanagement von Stator und Wechselrichter.

Leistungsstufe einer Motorsteuerung: Ziitek TIF Gap Pads werden vor der Gehäusemontage auf die MOSFET-Dies aufgeschablont.

Kühlung eines Traktionswechselrichters (Schnittdarstellung): TIF100 Pads und das 1K-Gel TIF020-19 überbrücken den Spalt von den IGBT-Modulen zur flüssigkeitsgekühlten Bodenplatte.

Projektergebnisse

• Phasenwechselmaterial TIC800K-2 (~1,8 W/m·K) qualifiziert sich auf dem kundenspezifischen Prüfstand für Motorsteuerungen elektrischer Zweiräder gegenüber einem importierten Pad, das mit ~2,5 W/m·K beworben wird.
• Neu formuliertes PCM widersteht dem Auspumpen (Pump-Out) bei Fahrbahnvibrationen und ist als heimische Zweitquelle (Second Source) für ein etabliertes Importprodukt für die Serienbemusterung freigegeben.
• TIF100 / TIF200 Gap Pads und das 2K-Gel TIF020AB-02S werden in Batteriepacks mit prismatischen Zellen bei mehreren chinesischen Pkw-OEMs eingesetzt.
• Die Silikondichtung Z-foam 800 für Batteriepacks erfüllt die Schutzarten IP68 / IPX9K bei 50 % Kompression und ist für Wartungsarbeiten wiederverwendbar.
• Kheat PI und SP Zonenheizungen sind in EV-Programmen für Pkw und Nutzfahrzeuge zur Batterievorkonditionierung bei kalter Witterung freigegeben.
• Ein IATF-konformer ECN-Prozess, Rückstellmuster und PPAP-gerechte Datenpakete werden für jede Materialqualität bereitgestellt, um Audits durch Tier-1-Zulieferer und Pack-Integratoren zu unterstützen.

Materialkonformität und Qualifizierung

Materialien von Ziitek für die Automobilindustrie werden mit Konformitätserklärungen für RoHS, REACH und SVHC, der Flammschutzklasse UL94 V-0 und einer Chargenrückverfolgbarkeit gemäß den Qualitätsprozessen nach IATF 16949 geliefert. Z-foam 800 ist nach UL 94 V-0 (UL E331100) und UL 157 (MH66719) zertifiziert. Fordern Kundenprojekte eine PPAP-konforme Änderungskontrolle, Rückstellmuster und ein vorhersagbares Verhalten bei Temperaturwechseltests im Bereich von -40 °C bis 125 °C, so erstellt das Ziitek-Ingenieurteam das entsprechende Dokumentationspaket parallel zum Versand der technischen Muster.

Fazit

Das Ziitek-Portfolio für die Automobilelektronik hat sich in Serienprojekten für Motorsteuerungen, Batteriepacks, Wechselrichter und ADAS als Alternative zu importierten PCM-Pads qualifiziert. Es bietet eine nachgewiesene Beständigkeit gegen Auspumpen (Pump-Out), eine vorhersagbare Leistung über automobile Temperaturwechselzyklen und eine PPAP-konforme Dokumentation. Die Produktfamilie TIF100 / TIF200 / TIF020AB / TIC800K-2 / Z-foam 800 ist die Referenzkonfiguration, die wir für neue Projekte von Tier-1-Zulieferern und Pack-Integratoren empfehlen.

Empfohlene Produkte

Projektergebnisse

• Ein Wärmeleitgel mit 6 W/m·K wurde für ein industrielles Hochleistungs-Lichtquellen-Emittermodul qualifiziert und belegt damit das Profil von Reinheit, Anpassungsfähigkeit und Langzeitstabilität, das sich auf Hochleistungs-LED-Bühnen- und Projektionsanwendungen übertragen lässt.
• Die sorgfältige Auswahl von TIF- und TIC-Materialien mit geringem Ausbluten und Ausgasen wurde im Hinblick auf die Nähe zu Silikonoptiken und Reflektoren verifiziert, ohne dass die Linsen über Stagnationszyklen von IP-zertifizierten, abgedichteten Leuchten hinweg beschlagen.
• Bereitstellung von für den Kundenaufbau relevanten Daten zum thermischen Widerstand für TM-21-Arbeitsblattannahmen und Anträge auf DLC-/Versorgerrabatte.
• Auf gängige Breiten linearer MCPCBs zugeschnittene Pad-Rollen, wodurch Tausende von Platzierungen einzelner Stanzteile beim Bau linearer Leuchten entfallen.
• Jede Güteklasse wird mit Aufzeichnungen zur Langzeitalterung geliefert, die L70 / L90 Lebensdauerangaben bei Außen- und Hallenleuchtenplattformen untermauern.

Materialkonformität und -qualifizierung

Ziiteks Materialgüten für die Beleuchtungsindustrie werden mit Dokumentation für RoHS, REACH und UL94 V-0 geliefert, zusammen mit Aufzeichnungen zur Langzeitalterung, die TM-21-Arbeitsblätter, L70 / L90 Zuverlässigkeitsmodelle und Anträge auf DLC-/Versorgerrabatte unterstützen. Die Auswahl von chemischen Zusammensetzungen mit geringem Ausbluten und Ausgasen ist für Silikonoptiken, Reflektoren und abgedichtete Linsensysteme verifiziert. Wenn Kundenprogramme Daten zum thermischen Widerstand für einen spezifischen Aufbau, auf Breite zugeschnittene Rollenformate für lineare MCPCBs oder Qualifizierungsmuster in EVT-Größe erfordern, stellt die Anwendungstechnik von Ziitek die Daten und Zuschnittnachweise zeitgerecht zum Ablauf des Beleuchtungsprojekts zur Verfügung.

Fazit

Das LED-Beleuchtungsportfolio von Ziitek ist für dieselben Chemikalienfamilien qualifiziert, die auch in der industriellen Photonik und bei der Kühlung von Hochleistungsemittern zum Einsatz kommen. Es zeichnet sich durch geringes Ausbluten, Farbstabilität und geringe Ausgasung aus und ist somit für Silikonoptiken und IP-zertifizierte Gussgehäuse geeignet. Die Produktfamilie TIF / TIC / TIR / Thermal Gel ist unser empfohlenes Referenzdesign für neue Projekte mit COB, Treibern und versiegelten Außenleuchten.

Empfohlene Produkte

Industrielles Faserlaser-Pumpmodul — Das Wärmeleitgel TIF060-16 wird an den Schnittstellen des Diodenpumpen- und Verstärkungsmoduls aufgetragen; dieselbe chemische Zusammensetzung lässt sich direkt auf Hochleistungs-LED-Bühnen- und Projektionsscheinwerfer übertragen.

Nahaufnahme eines Einkomponenten-Wärmeleitgels — Der Arbeitsablauf, den Ziitek für die industrielle Photonik verwendet, lässt sich direkt auf High-Flux-LED-COB-Module und Spezial-Leuchtköpfe übertragen.