세계적인 종합 화학 기업 ‘사빅(SABIC)’은 ‘PCIM 아시아 2023’(부스 #2B10)에서 고온 캐패시터에 사용가능한 내열 유전체 필름이 구현한 획기적인 유전손실 감소에 관한 새로운 데이터를 공개할 예정이다.

폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)와 같은 다른 고내열 소재에 비해 ELCRES HTV150A 필름은 150°C의 고온에서도 안정적으로 성능을 유지하고, 100kHz의 주파수에서 유전 손실을 최대 40%까지 줄일 수 있다. ELCRES HTV150A 유전체 필름의 낮은 유전 손실은 내부 발열 감소 및 작동 효율성을 높이고 핫스팟 온도를 분산시켜, 아시아 태평양 지역의 엔지니어들에게 캐패시터를 설계 시, 설계 유연성을 제공할 수 있다. 또한, 유전 손실이 작아지면 캐패시터의 성능 저하도 감소될 것으로 예상된다.

아시아 태평양 지역의 금속 증착 업체, 캐패시터 제조업체 및 OEM 업체들은 ELCRES HTV150A 유전체 필름을 구입할 수 있으며, 아시아의 여러 기업들이 이 필름의 적용 가능성을 검증하고 있다.

사빅의 레진 개발과 인큐베이션 업무를 맡고 있는 에드 쿵(Ed Kung) 시니어 매니저는 "사빅 연구원들은 폴리머가 열과 전기 응력장에 어떻게 반응하는지에 대한 깊은 이해를 바탕으로 ELCRES HTV150A 필름을 연구 개발했다"며, "그들은 캐패시터의 구동 온도 및 주파수 목표 범위에서 적절한 유전체 메커니즘을 가진 복합 소재를 선택했고, 상당히 의미 있는 결과를 얻어냈으며, 새로운 인버터 시스템 설계 및 차세대 실리콘 카바이드(SiC) 전력 모듈을 사용함에 있어, 높은 구동온도와 고주파 환경에서 낮은 유전손실 성능이 이 소재의 성공요인이 될 것이다”고 말했다.

사빅은 오는 8월 30일 오후 1시20분부터 1시40분까지 전시업체 포럼에서 캐패시터 필름 솔루션에 대한 자세한 내용들을 발표할 예정이다.

낮은 내부 유전손실 vs. 기존 소재들

사빅은 일본의 컨설팅 기업인 머신 테크놀로지스(Machine Technologies) 와 협력하여 전기 자동차(EV) 파워 트레인 인버터용 DC 링크 전력 캐패시터에 사용되는 ELCRES HTV150A 필름의 성능을 연구, 시험 및 검증하고 있다. 양사는 지속적인 협력을 통해 ELCRES HTV150A 필름이 하이브리드, 플러그인 하이브리드 및 배터리 전기 자동차(xEV)의 기술발전에 기여할 수 있을 것임을 입증해 왔다.

매사추세츠주 피츠필드에 위치한 사빅 폴리머 공정 개발 센터에서 단일 시트 필름을 대상으로 테스트한 결과, ELCRES HTV150A 필름은 다른 고내열 소재의 반응과는 달리, 고주파 및 고온에 노출되었을 때, 내부유전손실이 상당히 감소되는 것으로 나타났다. 무엇보다도 SABIC의 유전체 필름이 최대 150°C의 온도에서 구동될 시, DC 링크 전력 캐패시터는 치명적인 핫스팟 온도에도 성능을 유지할 수 있다. 경쟁 관계에 있는PET 및 PEN과 같은 고온 필름은 구동온도를 125°C 이하로 제한하고 있다. 그 이상에서는 유전 손실률이 증가하기 때문이다. ELCRES HTV150A 필름은 이상적인 정격 구동온도 및 주파수 범위에서 탁월한 유전체 특성을 제공한다.

머신 테크놀로지스의 CEO인 츠요시 카세베(Tsuyoshi Kasebe) 박사는 "사빅과 머신 테크놀로지스는 상호간의 협력 하에 엄격한 방법론을 적용하여 커패시터 소재를 시험, 검증하며 고객들을 지원하고 있다"며, "이 과정을 통해 얻은 데이터들은 캐패시터 제조업자들에게 다른 고내열 소재들보다 ELCRES 필름의 우수한 성능을 가지고 있다는 것을 보여주며, 업계가 탄화규소 및 기타 첨단 기술을 기반으로 하는 전력 트랜지스터로 전환하고 있는 시점에서, 이러한 테스트 결과는 새로운 캐패시터 설계 방향에 있어 유용한 자료가 될 수 있다”고 말했다.

머신 테크놀로지스는 캐패시터의 개발 및 제조 분야에서 오랜 경험을 보유한 전문가들로 구성된 컨설팅 회사로 연구 개발 및 기술 자료 발표 등 업계에서 활발히 활동하고 있다.

최상급 파워(전력) 캐패시터의 우수한 특징

ELCRES HTV150A 유전체 필름은 업계 최초로 -40°C에서 150°C의 구동 가능한 온도 범위를 가지며, 최대 100kHz의 주파수에서 안정적인 성능을 보이며, 안정적인 전기 용량(capacitance), 높은 절연 저항 및 우수한 유전체 성능을 제공한다. 이 필름은 기존의 105°C이상에서 기존 폴리프로필렌(PP) 필름 이용시 발생하는 심각한 성능 저하를 해결한다.

3마이크론(µm) 과 5 마이크론(µm) ELCRES HTV150A 필름에 금속 증착을 통하여, 제작된 캐패시터는 정전 용량 변화가 적고 안정적인 절연 저항으로 150°C에서 2,000시간 동안 표준 전기 및 수명 테스트를 통과했다. 이 외에도 전체 구동 온도 범위에서 높은 breakdown strength, 우수한 self-healing, 금속 증착 과정에서 알루미늄 및 아연에 대한 우수한 접착력 등 다양한 특성을 제공한다.

이 필름은 필름-포일 및 금속 전극 모두에 사용할 수 있음을 고객사로부터 입증받았다. 사빅의 ELCRES HTV150A 필름 포트폴리오에 대한 추가적인 주요 기능 및 장점, 그리고 일반적인 속성 및 잠재적 애플리케이션은 사빅의 새로운 브로셔에서 찾을 수 있다.

PCIM 아시아 2023은 8월 29일부터 31일까지 중국 상하이에서 개최된다.

씨스켐닷컴(2023-08-10)