КПТД 2М

Модель расчёта

Для оценки теплопроводящих свойств применяется математическая модель расчета термического сопротивления, представленная в разделе «Термическое сопротивление КПТД-материалов». В данном случае суммарное удельное термическое сопротивление теплопередаче R включает термическое сопротивление на границе «теплоотдающая контактная поверхность – поверхность прокладки» R1S, термическое сопротивление, зависящее от толщины δ и теплопроводности λ материала прокладки δ/λ, а также термическое сопротивление на границе «поверхность прокладки – теплопринимающая контактная поверхность» R2S.

Следует отметить, что за счет конформной поверхности и высокой эластичности термическое сопротивление материалов КПТД-2M стабилизируется уже при напряжении сжатия 0,4 – 0,7 МПа. При последующем увеличении напряжения сжатия термическое сопротивление зависит лишь от остаточной толщины материала. При нанесении дополнительно липкого слоя или позиционирующей смазки суммарное удельное контактное термическое сопротивление для тонких листов снижается незначительно (см. величину R0S).

Коэффициенты и данные

Значение термического сопротивления прокладок различных марок материалов КПТД-2М возможно определить, используя следующие значения эмпирических коэффициентов:

• Материал листовой КПТД-2M/1 RS = 0,23 (К⋅ см²)/Вт , R0S = 0,19 (К⋅ см²)/Вт , λ = 0,87 Вт/(м⋅K);
• Материал листовой КПТД-2M/2 RS = 0,23 (К⋅ см²)/Вт , R0S = 0,19 (К⋅ см²)/Вт , λ = 1,14 Вт/(м⋅K);
• Материал листовой КПТД-2M/3 RS = 0,23 (К⋅ см²)/Вт , R0S = 0,19 (К⋅ см²)/Вт , λ = 1,44 Вт/(м⋅K);

Представленная выше математическая модель расчета термического сопротивления листовых материалов КПТД-2М при напряжениях сжатия в пределах до 1,7 МПа дает хорошую сходимость результатов при соблюдении требований к сжимающим контактным поверхностям, которые представлены в блоке «Указания по применению».

Пример

Пример. Плата контроллера двигателя с целью комплексного отвода тепла устанавливается в алюминиевый корпус через теплопроводящую электроизолирующую прокладку из материала КПТД-2М/1 – 0,50. Усилие сжатия прокладки при монтаже составило P = 365 H.

1. По маркировке материала принимаем исходную толщину прокладки δ0 = 0,50 мм;
2. Принимаем значения RS = 0,23 (К⋅ см²)/Вт , λ = 0,87 Вт/(м⋅K) для материала КПТД-2M/1;
3. Принимаем полученное напряжение сжатия прокладки при монтаже σ = 0,35 МПа, модуль упругости E =27,8 МПа/мм и остаточную толщину: δ = 0,487 мм;
4. Рассчитываем удельное термическое сопротивление R = RS + δ / λ , R = 5,83 (К⋅ см²)/Вт;
5. Определяем термическое сопротивление прокладки RF: RF = 0,556 К / Вт;
6. Рассчитываем перепад температур: ΔT = RF ⋅ Q ΔT = 8,3 °С.

Для примера при применении материала КПТД-2/3 – 0,20-ЛК имеем:

λ = 1,44 Вт/(м⋅ K) , R = 3,62 (К⋅ см²)/Вт , RF = 0,344 К / Вт , ΔT = 5,16 °С.

1. Материалы КПТД-2М используются в состоянии поставки. Перед применением произведите разметку и вырежьте нужную прокладку, не снимая защитных пленок с поверхности материала. Затем снимите лицевую защитную пленку и приклейте прокладку к одной из контактных теплопередающих поверхностей. Аккуратно снимите с прокладки вторую защитную пленку и прижмите к поверхности материала другую теплопередающую поверхность.
2. Определите требуемое усилие сжатия контактных поверхностей, между которыми устанавливается прокладка. При этом следует учитывать, что номинальное рабочее напряжение сжатия (МПа) определяет допустимую относительную деформацию листа материала в пределах от 10% до 50 % от его исходной толщины, при которой изготовителем гарантируются прочностные, электроизоляционные и теплопроводящие свойства, представленные в таблице «Технические характеристики».
3. Предельное напряжение сжатия определяет относительную деформацию материала в пределах до 50% от его исходной толщины, при которой не происходит потеря эластичности. При снятии напряжения сжатия материал восстанавливается до исходной толщины и сохраняет свои свойства. Не допускается эксплуатация прокладок из материала КПТД-2М при превышении предельного напряжения сжатия.
4. Качество сжимающих поверхностей прибора и радиатора для достижения нормируемых теплопередающих свойств прокладки должно соответствовать ГОСТ 265. Шероховатость сжимающих поверхностей не должна превышать Ra = 0,63 мкм по ГОСТ 2789. Отклонение геометрии сжимающих поверхностей по плоскостности и параллельности должно быть не выше степени точности 7 по ГОСТ 24643. Наличие заусениц и других дефектов на контактных поверхностях может нарушить целостность прокладки и, соответственно, требуемую электрическую изоляцию.
5. Эффективность отвода тепла через прокладку из материала КПТД-2М определяется усилием сжатия поверхностей прибора и радиатора, их плоскостностью и параллельностью при сборке, а также наличием остаточных воздушных полостей между прокладкой и прижимными поверхностями. С целью максимального выдавливания воздушных полостей рекомендуется приложить прокладку глянцевой поверхностью или поверхностью с липким слоем к наиболее качественной прижимной поверхности и прикатать резиновым валиком.
6. Для изоляции полупроводниковых приборов от корпуса радиатора при креплении винтами используйте втулки изолирующие М2,5 и М3 из термостойкого полиамида.
7. В случае применения прокладок большого формата с площадью поверхности от 20 до 1200 см² часто возникает проблема качественной подготовки контактных поверхностей. При этом толщины и эластичности прокладки бывает недостаточно, чтобы при сжатии компенсировать дефекты самих поверхностей, а также их плоскостность и параллельность при сборке. Чтобы не увеличивать толщину прокладки, приводящую к увеличению термического сопротивления, рекомендуется предварительно нанести на контактные поверхности соответствующую теплопроводную пасту КПТД-3 и затем установить и прикатать прокладку.
8. Запрещается хранение, манипулирование и эксплуатация материалов КПТД-2М при температурах ниже минус 60ºС и выше плюс 250ºС.