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Estructura arcTEC: rendimiento mejorado y vida útil más larga en los módulos Peltier

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Estructura arcTEC

Para combatir los efectos de la fatiga térmica, CUI Devices ha implementado una técnica de construcción avanzada llamada estructura arcTEC (aquí más información), que permite un mayor rendimiento y fiabilidad en comparación con los diseños de módulos termoeléctricos convencionales.

Fundamentalmente, la estructura arcTEC reemplaza el enlace de soldadura convencional entre la interconexión eléctrica y el sustrato cerámico en el lado frío del módulo con una resina termo conductora.

Esta resina proporciona una unión elástica dentro del módulo que permite la expansión y contracción térmica durante los ciclos térmicos repetidos del funcionamiento del módulo Peltier.

La elasticidad de esta resina reduce la tensión sobre los elementos durante el funcionamiento, lo que da como resultado una mejor conexión térmica, una unión mecánica superior y una disminución marcada del rendimiento con el tiempo.

Además de la resina termo conductora, los módulos construidos con la estructura arcTEC reemplazan la soldadura típica BiSn utilizada entre los elementos semiconductores P/N con soldadura SbSn.

Similar a los beneficios de la resina conductora térmica, las uniones de soldadura de SbSn ofrecen una resistencia superior a la fatiga térmica y una mejor resistencia al corte que la soldadura de BiSn convencional.

Por otro lado, la soldadura de SbSn tiene un punto de fusión mucho más alto de 235 °C en comparación con los 138 °C del BiSn.

Estructura arcTEC: rendimiento mejorado y vida útil más larga en los módulos Peltier
Módulo Peltier con estructura arcTEC

Fiabilidad mejorada con estructura arcTEC

El efecto combinado de la resina termo conductora y las juntas de soldadura de SbSn dentro de la estructura arcTEC tiene un efecto dramático en la fiabilidad y la vida útil de los módulos Peltier.

La esperanza de vida de un módulo Peltier está directamente relacionada con la calidad de las uniones, y el modo de falla predominante ocurre cuando las uniones dentro del módulo se fatigan térmicamente, lo que resulta en un aumento de la resistencia dentro del módulo. Este efecto se ve agravado por las tensiones internas que se producen durante los ciclos térmicos repetidos.

Los datos en la imagen siguiente muestran el marcado contraste entre los módulos Peltier construidos con y sin la estructura arcTEC.

Después de tan solo 3.000 ciclos térmicos, los módulos Peltier convencionales ya muestran un cambio dramático en la resistencia. Por el contrario, los módulos construidos con la estructura arcTEC muestran un cambio insignificante en la resistencia hasta más de 30.000 ciclos térmicos.

Estructura arcTEC: rendimiento mejorado y vida útil más larga en los módulos Peltier
Fiabilidad de la estructura arcTEC versus módulos con construcción estándar

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