Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

Теплопроводящие изолирующие подложки - кто какие применяет?

Ответ
  • Страница 1 из 2
  • 1
  • 2
 
Опции темы Поиск в этой теме Оценить тему
Старый 06.02.2017, 18:44 #1
antonydublin
Специалист
 
Регистрация: 22.09.2010
Адрес: Донецк
Сообщений: 524
Репутация: 259
antonydublin Специалистantonydublin Специалистantonydublin Специалист
250 0
1 0
По умолчанию Теплопроводящие изолирующие подложки - кто какие применяет?

Привет всем.

В свете очередного "похолодания" международных отношений и тенденций к "заморозке" глобальной экономики решил задать вопрос, от качественного решения которого порой зависит ВСЁ: кто и как охлаждает радиоэлементы? А точнее - какие изолирующие теплопроводящие подложки Вы используете, будь-то в промышленности или радиолюбительской практике.

Причина моего интереса проста - на местном рынке доступны стандартные силиконовые подложки НОМАКОНтм КПTД-2 или их прямой аналог с теплопроводностью 0.7-1.1 Вт/(м*К), разрезанные или в листах толщиной 0.2-0.5 мм. Также доступна слюда в лентах толщиной 0.1-0.5 мм, часто применяющаяся на местных радиозаводах. Её параметры чуть лучше полимерных подложек, но при минимально допустимой из соображений безопасности толщине подложки 0.1 мм тепловое сопротивление почти что "уравнивает" её с эластичным силиконом.

Конечно, вопрос этот многократно обсуждался на специализированных форумах, где можно встретить даже сравнительные таблицы экспериментальных данных для основных типов изолирующих теплопроводящих материалов:

- резиноподобные подложки на силиконовой основе;
- слюда;
- оксид алюминия;
- нитрид алюминия;
- нитрид бора;
- оксид бериллия;
- прочая оксидная и неоксидная керамика с поражающей воображение теплопроводностью до 200-300 единиц.

В данном случае требуется что-то с теплопроводностью 7-10 Вт/(м*К) под корпуса TO247. Причём что-то реально доставаемое в количестве 2-3 десятков, и конечно не очень дорогое.

Я понимаю, что нюансов много, но всё же интересно: что, где, почём.
antonydublin вне форума  
Оценка 0
Старый 06.02.2017, 20:10 #2
antonydublin
Специалист
 
Регистрация: 22.09.2010
Адрес: Донецк
Сообщений: 524
Репутация: 259
antonydublin Специалистantonydublin Специалистantonydublin Специалист
250 0
1 0
По умолчанию

Забыл привести пример дешёвых керамических подложек производства Fischer Elektronik, также доступных у нас на рынке. Это Al2O3 керамика толщиной от 1 до 2 мм с теплопроводностью 25 Вт/(м*K) и термосопротивлением в 0.3 K/Вт (для подложек под корпус площадью 6,5 см2). Но в случае этой керамики радиатор должен быть отполирован, поскольку поверхности массивных литых радиаторов как правило не обрабатываются начисто после грубой фрезеровки.

Так вот подложки AOS247 стоят от 50 до 100 рублей. Но интересно, что есть ещё.
Вложения
Тип файла: pdf AOS3 Aluminium oxide wafers.pdf (43.8 Кб, 0 просмотров)
antonydublin вне форума  
Оценка 0
15 апреля приглашаем на вебинар, который будет интересен разработчикам и инженерам-схемотехникам, интересующимся тенденциями рынка, новыми перспективными решениями для соединений «провод-провод», «провод-плата», «плата-плата». Для инженеров КИПиА и IT будут освещены уникальные решения Molex для «удлинения» интерфейсов HDMI, DisplayPort и USB даже в условиях сильного зашумления, а также семейство бесконтактных датчиков Contrinex. Помимо этого, будет уделено внимание дальнейшему развитию направления антенн, где Molex имеет ряд интересных и уникальных решений.
Старый 10.02.2017, 14:11 #3
antonydublin
Специалист
 
Регистрация: 22.09.2010
Адрес: Донецк
Сообщений: 524
Репутация: 259
antonydublin Специалистantonydublin Специалистantonydublin Специалист
250 0
1 0
По умолчанию

Ну же, парни, неужто всех устраивают силикон и слюда?

Вчера общался с технологом местного предприятия, где занимаются различной химической обработкой поверхностей - от гальваники до карбонитрирования. С вопросом - возможно ли оксидировать/анодировать поверхность радиаторов, получив толщину непроводящего слоя хотя бы 50 мкм (цифру взял с "потолка"). Он сказал, что всё возможно, но любая такая плёнка будет пористой, и её гарантированно прошьёт. А иметь сплошную изолирующую подложку, но постоянно оглядываться на dv/dt как-то не хотелось. Да и экспериментировать не хочется.
antonydublin вне форума  
Оценка +1
Портативные устройства могут различаться по типам элементов питания, а также по разным функциям. В статье на примере 3-х устройств демонстрируется, как многоканальные SIMO-преобразователи помогают эффективно реализовывать потенциал системы питания и первичного элемента, а также гибко подстраиваться под требуемый функционал.
Старый 13.02.2017, 14:35 #4
VladG_N
Новичок
 
Регистрация: 23.03.2012
Сообщений: 5
Репутация: 10
VladG_N Новичок
По умолчанию

XM... Прямо реклама....
Использую клейкие ленты 3М. Мы покупали как номер 82225. Это завуалированная продукция 3М (у самой 3М она идет под другим номером), толщина 0,25 мм, есть 0,4 мм. Полет нормальный. И держит хорошо и тепло отводит.

В радиолюбительской практике - каптоновую ленту, в два слоя.
VladG_N вне форума  
Оценка 0
Старый 13.02.2017, 17:43 #5
Charlie
Новичок
 
Регистрация: 15.02.2009
Адрес: Кировская обл.
Сообщений: 388
Репутация: 26
Charlie Новичок
18 131
1 2
По умолчанию

А что за лента такая -каптоновая ? И где ее найти ? В смысле -где применяется.
Charlie вне форума  
Оценка 0
Старый 13.02.2017, 17:47 #6
antonydublin
Специалист
 
Регистрация: 22.09.2010
Адрес: Донецк
Сообщений: 524
Репутация: 259
antonydublin Специалистantonydublin Специалистantonydublin Специалист
250 0
1 0
По умолчанию

Спасибо за информацию.
Термостойкие скотчи (полиамид?), наряду с лавсановыми лентами и прочими представителями группы полиэфиров, как-то даже не рассматривал. Из-за низкой теплопроводности, ниже в разы, чем у силикона. Хотя предельные температуры у них действительно до 250-280 градусов. Лавсан часто используем при изготовлении трансформаторов. Запасы есть, но ничего толще 20мкм под рукой нет. Такой лавсан, сложенный в три слоя, я пробовал на корпусах TO220. Но то был маломощный flyback и результат на том же радиаторе был хуже, чем с силиконом.

Цитата:
Сообщение от VladG_N Посмотреть сообщение
XM... Прямо реклама....
Вот сейчас прочитал свои посты - действительно похоже на рекламу.
Но это не так. Я привёл перечень тех изолирующих материалов, о которых мне известно, лишь чтобы показать сообществу, что "выполнил домашнее задание". Тем самым избежать избитых рекомендаций "добыть слюду из конденсатора" или оксидную керамику "из старых телевизоров".

Как раз характеристиками силикона и слюды, которые приходится применять, я не доволен. Керамика Al2O3, о который писал, пугает увеличенными размерами подложки из-за своих диэлектрических свойств.

Изучив профильные форумы, где толкутся как любители, так и профессионалы (коты, электрониксы, схемнэты, казусы и т.д.), я не увидел конкретных ссылок: где, что, почём. Как правило, дискуссии стартуют под предлогом "что лучше" (что и так очевидно, достаточно взглянуть на характеристики подложек), и заканчиваются неопределённо "а вот мы применяем какую-то керамику жёлтого цвета, но я не знаю какую, потом при случае уточню". Затем дискуссия обрывается, никого уже не интересует, какую именно, а главное сколько это стоит.

В номенклатуре интернет-магазинов, в Чипе, Платане, Тэрре и т.д. превалируют резиноподобные материалы. Изредка встречается всё та же керамика Al2O3. Прокладочные миканит и слюдопласт, и прочие слюдосодержащие материалы при толщинах начиная от 0.15мм представляют из себя, грубо говоря, одно и то же в смысле теплопроводности. Пускай и с разным кремнийорганическим связующим, но содержание слюды всегда 80-90%. Поэтому качества таких подложек можно оценить "издалека".

Я хочу акцентировать: все эти материалы конечно же соответствуют своим характеристикам и применяются везде: от бытовой электроники до промышленной электротехники.

Но вот пример задачи без цифр.
Резонансный преобразователь мощностью 6кВт с ПВ 100%, т.е. не сварочник. Использованы "быстрые" IGBT в корпусах TO247 на максимальный продолжительный ток 30A (грубо говоря во всём диапазоне температур кристалла). Т.к. режим переключения мягкий, то соответствующие потери и потери на обратных диодах в корпусах минимальны. Радиатор разумеется с запасом. Но транзисторы всё-равно нужно охлаждать. Не нужно объяснять, чем опасен перегрев, да и вообще нагрев IGBT. И так получается, что при использовании силиконовых подложек качества теплоотвода неудовлетворительны, а нужно успеть забрать тепло с кристаллов, и транзисторы всё равно будут перегреваться. Или, точнее, работать на пределе разрешённых температур. Решить эту проблему можно увеличением количества транзисторов, их параллельным соединением, т.е. увеличением площади поверхности теплоотвода с "мультикристалла". Или использованием IGBT модуля с медным уже изолированным основанием. Или простой сменой подложек c силиконовых на другие, поскольку иметь большой градиент температур корпус транзистора-радиатор - непозволительная роскошь. А разделить радиатор на изолированные сегменты - это нетехнологично, поскольку на нём ещё десяток таких же корпусов.

Но зачем, если всё и так работает хорошо, нужно лишь успеть охладить.

Ещё хотел спросить о теплопроводящих графитовых плёнках PGS производства Panasonic. Вот статья о них в Терре https://www.terraelectronica.ru/news_utr.php?ID=234. На сколько я понял, они не годятся для высоковольтной силовой электроники из-за низких допустимых напряжений. Но может их кто-то использовал, или есть какие-то другие их варианты.
antonydublin вне форума  
Оценка +1
Старый 13.02.2017, 20:39 #7
SHUR66
Специалист
 
Аватар для SHUR66
 
Регистрация: 24.06.2012
Адрес: Сочи
Сообщений: 1,515
Репутация: 312
SHUR66 СпециалистSHUR66 СпециалистSHUR66 СпециалистSHUR66 Специалист
285 186
6 4
По умолчанию

А зачем разделять радиатор у параллельных транзисторов?
__________________
Не каждый вор - радиолюбитель, каждый радиолюбитель - вор!
( пословицы и поговорки народов СССР )
SHUR66 вне форума  
Оценка 0
Старый 13.02.2017, 21:05 #8
antonydublin
Специалист
 
Регистрация: 22.09.2010
Адрес: Донецк
Сообщений: 524
Репутация: 259
antonydublin Специалистantonydublin Специалистantonydublin Специалист
250 0
1 0
По умолчанию

Я имел ввиду не параллельные транзисторы на разделённых радиаторах, а вообще использовать разделённые радиаторы без изолирующих подложек. Но получается, что почти для каждого силового элемента (или их группы в виде параллельных транзисторов) нужен изолированный радиатор. Что не особо компактно и вызывает некоторые сложности.
antonydublin вне форума  
Оценка 0
Старый 13.02.2017, 21:41 #9
Georg075
Новичок
 
Регистрация: 07.04.2010
Адрес: Харьков
Сообщений: 12
Репутация: 16
Georg075 Новичок
6 0
0 1
По умолчанию

Если не критичен (в разумных пределах) вес и цена, я ставлю греющиеся элементы на медную плоскую пластину толщиной 5-7 мм по площади раз в 10 больше корпуса диода или транзистора, без прокладок, а затем ее через прокладку на радиатор. Теплоотвод от ключа ЗАМЕТНО улучшается. Пластину и радиатор в месте соприкосновения лучше иметь полированную, хотя, подходит и хорошо шлифованная. Под ключ\диод КРАЙНЕ желательно полированную, и садить на КПТ-8 или аналогичную
Georg075 вне форума  
Оценка +3
Старый 13.02.2017, 22:46 #10
SHUR66
Специалист
 
Аватар для SHUR66
 
Регистрация: 24.06.2012
Адрес: Сочи
Сообщений: 1,515
Репутация: 312
SHUR66 СпециалистSHUR66 СпециалистSHUR66 СпециалистSHUR66 Специалист
285 186
6 4
По умолчанию

Вот и вариант, все параллельники на общую пластину, а её через прокладку...
__________________
Не каждый вор - радиолюбитель, каждый радиолюбитель - вор!
( пословицы и поговорки народов СССР )
SHUR66 вне форума  
Оценка 0
Ответ
  • Страница 1 из 2
  • 1
  • 2
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск
Оценка этой теме
Оценка этой теме:
Похожие темы
Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход
Часовой пояс GMT +3, время: 22:17.
Powered by vBulletin® Version 3.8.8
Copyright ©2000 - 2020, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках (материалы вебинара): Вопросы и ответы
Мультипротокольные беспроводные микроконтроллеры STM32WB55
Срезы портала ↓
Закажи печатные платы, комплектующие получи бесплатно
Рейтинг@Mail.ru