Регистрация Вспомнить пароль
Задать вопрос специалисту
CAPTCHA

Обеспечение теплового режима работы электронных приборов

Описание
Наши
публикации
Издания
Вопросы-Ответы
Материалы

Развитие энергетики и транспорта, задачи повышения эффективности использования электроэнергии и другие современные тенденции обуславливают развитие управляющей и вычислительной электроники. В большинстве случаев такие электронные устройства совмещают в себе мощное вычислительное ядро и мощные каналы управления исполнительными устройствами. Производительность и функциональность такой электроники сегодня постоянно растет вместе со сложностью и количеством решаемых задач.

Современная мощная электроника работает в бытовой технике и устройствах промышленного назначения, в стандартных и жестких климатических условиях, она разнообразна и многозадачна. И все-таки мы постарались 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 электронного прибора. Это требует обеспечения эффективного отвода тепла с поверхности печатных плат на корпус или радиатор и обуславливает применение теплопроводящих материалов с более высокой теплопроводностью, чем традиционные решения.
  • Высокие рабочие напряжения. 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.
  • Уникальные конструкторские решения. Многочисленность применяемых электронных компонентов, уникальность стоящих задач, интеграция устройств различного назначения в одном корпусе – все это обуславливает поиск уникальных конструкторских решений. Для реализации таких решений требуются специальные материалы, которые обеспечат высокий уровень эксплуатационных характеристик и предоставят свободу разработчикам при решении задач обеспечения теплового режима электронных устройств.

Практические рекомендации

Высокие рабочие мощности электронных приборов приводят к существенному разогреву корпуса прибора.

Электрические характеристики электронных приборов и модулей в сильной степени подвержены влиянию высоких температур, поэтому очень важно обеспечить эффективный вывод тепла от ис­точника во внешнюю среду.

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

Тепловой поток от активного 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.

Соединительные слои условно разделяют на 3 основных теплопроводящих уровня:

  1. Кристалл - Подложка
  2. Подложка - Основание
  3. Основание - Радиатор

В связи с конусообразным распространением теплового потока 1-й теплопроводящий уровень требует материалов с наибольшей теплопроводностью, соответственно 3-й уровень допускает использование материалов с более низкими значениями теплопроводности.

Основные теплопроводящие материалы (ТПМ) для разных тепловых уровней представлены следующими:

ТПМ 1: Теплопровдящие клеи, припои (теплопроводность 30 - 100 Вт/мК)

ТПМ 2: Припои, тепловые пружины, жидкие металлы (теплопроводность 15 - 86 Вт/мК)

ТПМ 3: Теплопроводящие пасты, силиконовые клеи, подложки, заливочные компаунды, гели (теплопроводность 0,5 - 7 Вт/мК)

Основные группы материалов для обеспечения теплового режима работы электронных приборов

  • Теплопроводящие пасты

Если Ваше устройство разработано с учетом дополнительной механической фиксации (прижима) радиатора к поверхности мощного электронного компонента, то теплопроводящие пасты могут быть хорошим и самым простым решением для передачи тепла от компонента к радиатору.

  • Теплопроводящие клеи-герметики

Если требуется совместить эффективную передачу тепла и надежное соединение передающей и рассеивающей поверхностей, то для решения такой задачи стоит обратить внимание на теплопроводящие клеи и герметики. Некорродирующие теплопроводные силиконовые клеи и герметики идеально подходят для крепления радиаторов и других деталей к поверхности электронных компонентов. Для этих целей материалы обладают хорошей эластичностью и теплопроводностью. Возможно также использование силиконов данного семейства в качестве теплопроводного герметизирующего материала для трансформаторов, источников питания, обмоток, реле и других электрических устройств, которые нуждаются в повышенном рассеивании тепла.

  • Теплопроводящие гели и заливочные компаунды

Если перед Вами стоит задача обеспечить хороший теплоотвод с поверхности печатного узла и одновременно защитить устройство от повышенной влажности, воздействия ударов и вибраций, ограничить доступ к печатному узлу, то в первую очередь можно обратить внимание на теплопроводящие гели и заливочные компаунды.

  • Теплопроводящие подложки

Если Ваша задача подразумевает отвод тепла с ограниченной площади печатного узла, теплопередачу на радиатор или корпус через воздушный зазор, отсутствие процессов отверждения теплопроводящего материала и высокую эффективность теплопередачи, то силиконовые теплопроводящие подложки – это материал, который стоит рассматривать в первую очередь.

  • Низкотемпературные сплавы

Тепловой контакт может быть создан с помощью пайки или прижима. Для пайки используются припои в виде преформ, лент. Для создания прижимного контакта используются сплавы в виде преформ, лент. Также могут использоваться металлы остающиеся жидкими в диапазоне рабочих температур электронного прибора. Жидкие металлы обладают высокой теплопроводностью, значительно превышающей теплопроводность многих неметаллических материалов. Другие преимущества таких систем – присущая им высокая плотность и электропроводность. Данные сплавы смачивают большинство металлических и неметаллических поверхностей, поэтому могут быть использованы для передачи тепла и электричества между металлическими и неметаллическими поверхностями.

30 Мая 2016

Поводом для написания статьи послужила проблема, возникшая на участке селективной пайки у одного из клиентов. Вернее, проблем было несколько: высокое шламообразование, большое количество брызг припоя, повышенное количество перемычек и непропаев. Совокупность этих факторов приводила к большому количеству дефектов после пайки, что прямым образом влияло на снижение количества выхода годных изделий и увеличение себестоимости. На практическом примере в статье мы рассмотрим роль и особенности применения технологических материалов в процессе групповой пайки, а также дадим рекомендации по выбору материалов и оптимизации технологического процесса селективной пайки.

Автор, должность:
Денис Поцелуев, начальник отдела
Издание:
Вектор высоких технологий № 3 (24) 2016
Отдел:
отдел продаж
Email:
materials@ostec-group.ru
Многофункциональные материалы - потенциал для повышения эффективности сборочных процессов
13 Марта 2012

Перед разработчиками и производителями промышленной и силовой электроники, светотехники и устройств специального назначения все чаще встает задача: реализовать эффективную защиту устройства от негативного воздействия внешней среды и механических нагрузок, одновременно обеспечив эффективный отвод тепла от мощных компонентов или узлов устройства. В дополнение к этому нужно получить высокую технологичность сборки и высокую надежность изделия. Такие задачи в ряде случаев требуют применения специальных решений и материалов, обеспечивающих высокую конкурентоспособность и технологичность сложной продукции. В статье мы рассмотрим применение современных материалов на кремнийорганической основе для решения сложных и нестандартных конструкторско-технологических задач.

Автор, должность:
Вячеслав Ковенский, начальник отдела
Издание:
Информационный бюллетень «Поверхностный монтаж», октябрь 2010, №5
Отдел:
Направление технологических материалов
Email:
materials@ostec-group.ru
Да будет свет! Современное светодиодное освещение. Тенденции. Задачи. Решения.
6 Апреля 2011

Типовая конструкция светодиодного светильника, предлагаемая в настоящее время на рынке, обладает огромным ресурсом для оптимизации при одновременном снижении стоимости. Помочь в решении данных задач могут силиконовые материалы, которые, при своей простоте в применении, обладают рядом уникальных свойств. В статье мы рассмотрим ряд конкретных применений силиконовых материалов в конструкции современного светодиодного светильника.

Автор, должность:
Андрей Петров, старший специалист группы продаж и маркетинга
Издание:
Информационный бюллетень «Поверхностный монтаж», апрель 2011, №3 (89)
Отдел:
Направление технологических материалов
Email:
materials@ostec-group.ru


Специальные технологические материалы для производства электронных устройств работающих в жёстких условиях
Специальные технологические материалы
для производства электронных
устройств работающих в жёстких условиях Скачать пособиеPDF, 6505 Кб
Обеспечение теплового режима работы электронных устройств

Обеспечение теплового режима
работы электронных устройств.

Скачать пособиеPDF, 2055 Кб
Производство силовых полупроводниковых приборов и модулей

Производство силовых
полупроводниковых приборов
и модулей.

Скачать пособиеPDF, 7599 Кб
Добрый день, Александр,

Теплопроводящие подложки Dow TP 22**, 35*** не испытывались по стандартам MIL.
Здравствуйте Павел!
Для решения Вашей задачи рекомендуем Вам рассмотреть двухкомпонентный силиконовый заливочный компаунд Dow Corning Sylgard 160. Описание материала доступно по ссылке: http://www.ostec-materials.ru/materials/dow-corning-sylgard-160-silikonovyy-zalivochnyy-kompaund.php?sphrase_id=2558&ELEMENT_CODE=dow-corning-sylgard-160-silikonovyy-zalivochnyy-kompaund
Для повышения адгезии рекомендуется использовать праймер (подслой) Dow Corning 1200 RTV. Описание тут: http://www.ostec-materials.ru/materials/dow-corning-primer-1200-rtv-podsloy-dlya-usileniya-adgezii-silikonovykh-kleev-kompaundov-i-vlagozashch.php?sphrase_id=2559

Для детальной проработки задачи и подготовки коммерческого предложения просим Вас связаться с нами по телефону (495) 788 44 44.
Савельев Александр,
Главный специалист отдела технической поддержки ООО "Остек-Интегра"
Добрый день Александр,

С указанной вам теплопроводностью из сплавов с низкой температурой вам может подойти только чистый индий теплопроводность 86 Вт/мС (температура плавления 157 градусов). Возможно для Вашей, также подойдет сплав 97In\3Ag температура плавления 143 градуса, теплопроводность 73 Вт/м-оС.
Баев Станислав,
Специалист по паяльным материалам
Показать еще
Теплопроводящие гели и заливочные компаунды
Теплопроводящие подложки