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罕见题目

氧化铝陶瓷片利用

来历:买球的正规app是哪个:http://www.makeeatingfun.com点击7141作者:联腾达 宣布:2016-04-27打印文本

1、弁言

陶瓷垫片是一种高导热机能的资料,首要由氧化铝构成(氧化铝含量高达96%以上),外表呈纯红色,质地坚固,首要用于功率器件与散热器之间的传热和电气断绝。它与功率器件(如功率MOS管、功率三极管等)、铝散热器、PCB板慎密连系后,密封机能极佳,能到达防尘、防水、导热、绝缘的抱负成果,并能顺应低温、高压、多尘的卑劣任务环境,进步装备运转的宁静性和不变性。文平阐发了陶瓷垫片的机能特色,并对它在电源产物利用中的安规、工艺、布局等设想停止了切磋,最初给出了它在电子负载(模块电源低温老化公用负载)上的利用。

2、陶瓷垫片的机能特色

陶瓷垫片有以下特色:

陶瓷垫片导热系数(20℃)高达20 W/(m-K)~30W/(m-K),远比通俗导热垫片的导热系数高,是以在功率器件散热请求很是刻薄的前提下获得了普遍的利用。而今朝导热垫片的导热系数多数在2.0 W/(m-K)以下,导热系数较高的贝格斯Sil-Pad2000系列也只要3.5W/(m-K)

耐低暖和高压。陶瓷垫片的击穿强度在10kV~12kV,许可利用的最低温度达1600℃,能顺应低温、高压、高磨损、强侵蚀的卑劣任务环境,知足电源产物在各类场所的利用请求;

利用寿命较长。能够削减装备的维修次数,进步装备运转的宁静性和不变性;

合适欧盟ROHS环保规范。

3、散热途径

通俗导热垫片是由软介质的资料构成,能够添补功率器件和散热器外表之间的藐小空隙,减小其打仗热阻。而陶瓷垫片由质地坚固的氧化铝构成,外表有必然的粗拙度,若是间接拆卸,功率器件与陶瓷垫片之间、散热器与陶瓷垫片之间会存在良多空隙,严峻影响散热效力,使散热器的机能大大打扣头,乃至没法阐扬感化。是以,在接纳陶瓷垫片做导热资料时,还须要在其两个外表涂加导热硅脂,用于添补陶瓷垫片与散热器、陶瓷垫片与功率器件之间的藐小空隙,减小它们之间的打仗热阻。

加装陶瓷垫片后,功率器件到环境温度的热阻首要由导热硅脂热阻、陶瓷垫片热阻、导热硅脂热阻、散热器热阻构成。其散热途径分为两局部:

功率器件(热源)导热硅脂陶瓷垫片导热硅脂散热器(热通报以传导为主);
散热器环境氛围(热通报以对流为主)。
1给出功率器件的热阻模子及散热途径。影响功率器件的热阻身分首要有陶瓷垫片的外表平坦度、陶瓷垫片和导热硅脂的厚度、散热器的厚度及外形、紧固件的压力等,而这些身分又与现实利用前提有关,以是功率器件到散热器之间的热阻也将取决于现实拆卸前提。

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加装陶瓷垫片后的功率器件热阻模子


4、装置工艺及安规、散热设想

4.1、散热器选型的注重事变

陶瓷垫片与导热垫片比拟有以下缺点(散热器选型时需注重的处所):陶瓷垫片的材质坚固,但较脆,抗曲折变形才能较差,在散热器外表平坦度很是差的环境下,装置时易破裂。以是在利用陶瓷垫片做导热元件时,必然请求厂家节制散热器的外表平坦度,使该目标节制在许可的规模以内。

4.2、工艺拆卸体例(以功率MOS管为例停止阐发)

陶瓷垫片和功率MOS管、散热器在装置进程中,触及到工艺和安规题目,上面将逐一先容。

4.2.1镙钉牢固体例

装置功率MOS管后,因镙钉与功率MOS管金属局部的爬电间隔受限,以是镙钉牢固体例只能用于功效绝缘的场所(散热器不接外壳大地),不能用于增强绝缘的场所(外壳作散热器,安规间隔请求较大),不然安规不能知足设想请求。

接纳镙钉牢固TO-247封装的功率MOS

TO-247封装的功率MOS管只要反面散热局部才有金属,别的局部都为塑料,以是在牢固该功率MOS管时,不要做特别处置,将陶瓷垫片(两面需涂导热硅脂)夹在功率MOS管和散热器之间,间接用镙钉牢固便可知足功效绝缘的请求,如图2a)、(b)所示,功率MOS管金属局部与镙钉的爬电间隔为1.3 mm ~1.5mm(由厂商的功率MOS管外形决议)。

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(a) (b)
2 (a)TO-247封装的功率MOS管反面图; (b) 镙钉牢固TO-247封装的功率MOS管。


接纳镙钉牢固TO-220封装的功率MOS

在牢固TO-220封装的功率MOS管时,需在镙钉上增添一个塑料垫(如图3所示),避免功率MOS管金属局部经由过程镙钉与散热器打仗,形成短路。增添塑料垫后,功率MOS管金属局部与镙钉的爬电间隔≥1mm。陶瓷垫片一样须要两面涂导热硅脂,减小其打仗热阻。

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镙钉牢固TO-220封装功率MOS


4.2.2压条牢固体例

接纳压条牢固功率MOS管时,首要用于对安规请求较高的场所。它有两种牢固体例:横压和竖压。图4a)给出接纳竖压体例牢固功率MOS管(TO-220TO-247封装)的表示图,图4b)给出接纳横压体例牢固功率MOS管(TO-220TO-247封装)的表示图。

工艺设想要注重以下3点:接纳压条牢固功率MOS管时,要挑选不开镙钉孔的陶瓷垫片,不然会大大减小功率MOS管到散热器的爬电间隔;陶瓷垫片的尺寸必须知足功率MOS管到散热器的爬电间隔请求;因为压条经由过程镙钉间接与散热器毗连,以是压条必须加装绝缘套管,增添功率MOS管到散热器的爬电间隔。

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(a) (b)
4 (a)接纳竖压体例牢固功率MOS管表示图; (b) 接纳横压体例牢固功率MOS管表示图。


4.3、热设想和布局设想注重事变

经常利用的陶瓷垫片范例有单片、双片等。双陶瓷垫片首要用于两个功率MOS 管并联装置利用。图5给出了双陶瓷垫片在PCB 和布局设想上的各个参数及其尺寸巨细(以TO-247封装功率MOS管为例)。
双陶瓷垫片两个开孔的间隔是牢固的,是以在PCB 设想时要坚持两个MOS 管的中间间隔为19mm;布局设想时,散热器上两个MOS 管的开孔间隔为19mm

若是两个功率MOS 管功耗较大,且散热器装置在PCB 底部,MOS 管的边缘间隔散热器的边缘不可太近,详细要按照热仿真阐发的成果来定该尺寸的巨细,不然散热成果会大大打扣头。

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双陶瓷垫片在PCB 和布局设想上的各个参数及其尺寸巨细


5、陶瓷垫片在电子负载中的利用

某电子负载(模块电源低温老化公用负载)共有16路,每路任务电流为10A(每路用一个功率MOS管做电子负载),每一个功率MOS管的功耗高达32W,必须接纳有用的散热办法来确保功率MOS管宁静靠得住地任务。因全部体系的功耗很是大,以是接纳了4150mmx120mm大型铝散热器(厂家没法加工一个长型铝散热器,以是用4个铝散热器替换),散热器位于PCB底部。功率MOS管选用IRFP150PTO-247封装),将其卧倒装置在底壳散热器上,其导热资料拔取了高导热机能的陶瓷垫片(通俗导热垫片没法知足设想请求)。因产物无需做增强绝缘处置(外部电路对外壳电压差为10V~65V),故接纳了镙钉体例牢固功率MOS管,知足功效绝缘便可。

1给出了该电子负载在常温25℃、风冷前提下的任务温度。从表1中的数据得出:功率MOS管的任务温度在45.3℃~66.3℃之间。该电子负载请求在低温65℃的前提下任务,则要再加上40℃的温升,可得出功率MOS管的任务温度在85.3℃~100.3℃之间,一切功率MOS管(其最高任务温度为160℃)的温升都在许可规模内。申明陶瓷垫片的导热机能很是优良,能知足大功率电源产物的散热请求。

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电子负载在常温25、风冷前提下的任务温度


6、结语

接纳陶瓷垫片作功率器件和散热器之间的导热资料,具备导热效力高、耐低温/耐高压、受热平均、散热快、布局简略松散,在大功率电源产物中具备普遍的利用远景。本文阐发了陶瓷垫片的机能特色,并对它在电源产物利用中的安规、工艺、布局等设想停止了切磋,最初给出了在电子负载(模块电源低温老化公用负载)上的利用成果。

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