Обеспечение теплового режима прибора

Подробное описание

Современная мощная электроника работает в бытовой технике и устройствах промышленного назначения, в стандартных и жестких климатических условиях, она разнообразна и многозадачна. Можно выделить схожие тенденции и типовые задачи, стоящие перед производителями мощных электронных устройств наряду с обеспечением их качества и надежности:

Высокие мощности компонентов.

Увеличение функциональности и производительности электронных устройств в ряде случаев влечет за собой и рост рассеиваемой мощности с единицы площади печатного узла. Это требует обеспечения эффективного отвода тепла с поверхности плат на корпус или радиатор и обуславливает применение теплопроводящих материалов с более высокой теплопроводностью, чем традиционные решения.

Современная электроника все чаще управляет мощными исполнительными механизмами и в ряде случаев должна работать с высоким напряжением и токами большой силы. Работа устройства с высоким напряжением требует минимизации вероятности пробоя между проводниками и нуждается в теплопроводящих материалах с высокими диэлектрическими характеристиками.

Жесткие условия эксплуатации.

Развитие применений мощной электроники обуславливает работу устройств на открытом воздухе, в условиях повышенной влажности, наличии агрессивных сред, механических нагрузок или в других жестких условиях. Для обеспечения высокой надежности таких устройств нужен не только эффективный отвод тепла с поверхности платы, но и защита устройства от негативного воздействия внешней среды. Такие задачи требуют материалов, сочетающих в себе функции теплопередачи и защиты от воздействия внешней среды.

Электрические характеристики силового прибора или модуля в сильной степени подвержены влиянию высоких температур, поэтому очень важно обеспечить качественную передачу тепла от источника во внешнюю среду.

Количественно передача тепла рассчитывается с помощью теплового сопротивления, чем ниже тепловое сопротивление, тем выше теплопередача. Тепловое сопротивление компонентов силового модуля (кристалла, подложки, основания, радиатора) мало. Основная задача при обеспечении теплового режима работы прибора - снизить тепловое сопротивление переходных слоёв.

Тепловой поток от коммутирующего элемента распространяется неравномерно. В общем случае тепловой поток распространяется конусообразно расширяясь по мере удаления от источника тепла. Снижение теплового сопротивления наиболее критично в вершине теплового конуса. В основании же конуса тепло рассеивается на большей площади, поэтому требования к характеристикам теплопроводящих материалов могут быть различны в различных областях электронного прибора.

Кроме устойчивости своих физических и электрических свойств в широком диапазоне рабочих условий, силиконы устойчивы к воздействию озона и ультрафиолета и химически стабильны. Семейство материалов теплового контроля включает адгезивы, инкапсулянты, пасты, подложки и гели.

Качество теплопередачи зависит от качества взаимосвязи между устройством, выделяющим тепло, и теплопередающей средой. Силиконы имеют слабое поверхностное натяжение, что позволяет им смачивать большинство поверхностей, а это может уменьшить сопротивление теплового контакта между подложкой и материалом.