Еластични изолационни топлопроводими материали

Задачата за осигуряване на отстраняване на топлината винаги е била от значение за производителите на радиоелектронно оборудване. За това, като правило, се използват специални радиатори и, ако е възможно, метални елементи на шасито на оборудването. Но между корпуса на охладените елементи и радиатора е необходимо да се осигури много добър топлопроводим контакт и техните повърхности не са идеално гладки, фрагменти от микрорелефа предотвратяват плътното сцепление на повърхностите и влошават топлопредаването. Този проблем може да бъде решен чрез използване на специални топлопроводими материали. Най-често срещаното решение са топлопроводими пасти, обикновено на основата на берилий.

Топлопроводимите пасти са лесно достъпни, евтини и осигуряват добър термичен контакт. Но тук приключват техните заслуги. Сред недостатъците, на първо място, трябва да се отбележи следното. Термичната паста при ниските си разходи е изключително нискотехнологичен материал. Производител на серийни продукти, спестявайки от паста, може да загуби от цената на технологичния процес. Термичният контакт, създаден от пастите, е краткотраен. Но най-досадното е, че пастите не осигуряват електрическа изолация между устройството и радиатора. И това създава допълнителни конструктивни трудности. Например, вместо един радиатор за няколко транзистора, трябва да използвате отделен радиатор за всеки; проблематично е да се използва корпус на оборудване като радиатор и т.н.

Традиционно слюдата се използва като електрически изолационни уплътнения. От него е необходимо да се направят уплътнения с дебелина 50 - 80 микрона, а такива тънки слюдени уплътнения са изключително крехки. Освен това при тънки уплътнения може да възникне паразитно капацитивно свързване между устройството и радиатора.

Най-доброто решение тук са керамичните дистанционни елементи. Произвеждат се на базата на берилиев оксид, борен нитрид, алуминиев оксид (алуминиев триоксид) и др. С дебелина от 0,5 - 1,5 mm те осигуряват високо електрическо съпротивление и топлопроводимост, но са крехки и скъпи.

Как да комбинираме несъвместимото - еластичност и топлопроводимост на топлопроводимите пасти, високи електроизолационни и механични характеристики на керамиката и в същото време да осигурим технологичност, безопасност и приемлива цена? Един от първите, който отговори на този въпрос, беше американската компания Bergquist, преди повече от 20 години, която пусна серия от своите Sil-Pads електрически изолиращи топлопроводими материали. През последните две десетилетия продуктовата гама на компанията се разшири значително и днес Bergquist е в състояние да предложи на разработчиците материали, които не само не отстъпват на традиционните термопасти и керамика, но и позволяват принципно ново решение на проблема с премахването на излишната топлина . Помислете за основните класове материали от Bergquist.

Семейството Sil-Pad е предназначено да замени топлопроводимите пасти и керамичните уплътнения. Произвеждат се върху подплата от фибростъкло, пълна със силиконова гума. Поради основата от фибростъкло материалът е изключително устойчив на пробиви и други механични повреди, когато радиаторът е силно притиснат към корпуса на устройството - сила на затягане от около 500 кг не уврежда материала. Силиконовата гума с висока топлопроводимост запълва всички неравности на повърхностния микрорелеф, увеличавайки топлопредаването. Материалът е нетоксичен и не се влияе от вещества, използвани при почистване на печатни платки. Едно от типичните приложения на материалите Sil-Pad е използването на един елемент за разсейване на топлината за много захранващи устройства.

---