КПТД 2 ® ЛИСТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

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» R_1S, термическое сопротивление, зависящее от толщины δ и теплопроводности λ материала прокладки δ/λ , а также термическое сопротивление на границе «поверхность прокладки – теплопринимающая контактная поверхность» R_2S.

Следует отметить, что за счет конформной поверхности и эластичности термическое сопротивление материалов КПТД-2 стабилизируется уже при напряжении сжатия 0,5-0,7 МПа. При применении одностороннего липкого слоя или позиционирующей смазки суммарное удельное контактное термическое сопротивление уменьшается (см. величину R_0S).

Ниже представлены расчетные значения термических сопротивлений типовых прокладок для различных марок материалов КПТД-2, полученные при следующих значениях эмпирических коэффициентов:

Материал листовой КПТД-2/1    R_S = 0,90 (К⋅ см²)/Вт , R_0S = 0,58 (К⋅ см²)/Вт , λ = 0,87 Вт/(м⋅K);

Материал листовой КПТД-2/2     R_S = 1,03 (К⋅ см²)/Вт , R_0S = 0,79 (К⋅ см²)/Вт , λ = 1,14 Вт/(м⋅K);

Материал листовой КПТД-2/3     R_S = 0,97 (К⋅ см²)/Вт , R_0S = 0,67 (К⋅ см²)/Вт , λ = 1,44 Вт/(м⋅K);

Представленная выше математическая модель расчета термического сопротивления листовых материалов КПТД-2 при напряжениях сжатия в пределах 0,5-1,7 МПа дает хорошую сходимость результатов при соблюдении требований к сжимающим контактным поверхностям, которые представлены во вкладке «Применения».

Пример. Силовой элемент (диод) с целью отвода выделяемого тепла устанавливается на алюминиевый радиатор через теплопроводящую электроизолирующую прокладку 2А4229 (ТО-3), выполненную из материала КПТД-2/1-0,20. Требуется определить термическое сопротивление прокладки RF для оценки достаточности теплоотвода, а также рассчитать перепад температур ΔT между корпусом диода и радиатором при значении отводимой тепловой мощности Q = 25 Вт.

1. По маркировке материала принимаем исходную толщину прокладки δ0 = 0,20 мм ;

2. Определяем площадь контактной поверхности прокладки F = 7,99 см²;

3. Принимаем значения R_S = 0,90 (К⋅ см²)/Вт , λ = 0,87 Вт/(м⋅K) для материала КПТД-2/1;

4. Принимаем напряжение сжатия прокладки σ = 0,7 МПа, модуль упругости E =157,8 МПа/мм и рассчитываем ее остаточную толщину при сжатии по формуле 5: δ = 0,196 мм ;

5. Рассчитываем удельное термическое сопротивление R = RS + δ / λ , R = 3,15 (К⋅ см²)/Вт< ;

6. Определяем термическое сопротивление прокладки RF по формуле 4: RF = 0,394 К/Вт ;

7. Рассчитываем перепад температур, используя формулу 1: ΔT = RF ⋅ Q ΔT = 9,85 °С.

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

R_0S = 0,67 (К⋅ см²)/Вт , E =157,8 МПа/мм , λ = 1,44 Вт/(м⋅ K) , R = 2,03 (К⋅ см²)/Вт , R_F = 0,254 К / Вт , ΔT = 6,35 °С.

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

R_0S = 0,19 (К⋅ см²)/Вт , E =98,1 МПа/мм , λ = 1,44 Вт/(м⋅ K) , R = 1,53 (К⋅ см²)/Вт , R_F = 0,191 К / Вт , ΔT = 4,79 °С.

1. Листовой материал КПТД-2 и изделия из него (прокладки и подложки) используются в состоянии поставки. Перед применением снимите защитную полимерную пленку с поверхности материала.

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-2 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-2 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-2 при температурах ниже минус 60ºС и выше плюс 250ºС.

Обозначение листовых материалов КПТД-2 Материал листовой теплопроводящий электроизоляционный КПТД-2/2-H-LxB-ЛК ТУ РБ 100009933.004-2001 или Лист BxL КПТД-2/2-Н-ЛК ТУ РБ 100009933.004-2001, или Лист BxL КПТД-2/2-ВН-Н-ЛК ТУ РБ 100009933.004-2001

где КПТД-2/2 – марка материала;

-2 – материал второго типа (листовой армированный полимеризованный материал);

/2 – второй серии по составу керамического наполнителя (всего включены составы керамического наполнителя серий 1, 2, 3);

ВН – материал «высокого наполнения» теплопроводящими микропорошками;

H – толщина листа, мм;

BxL – ширина х длина листа прямоугольной формы, мм;

ЛК (или ЛП) - наличие липкого клеящего слоя, или липкой позиционирующей смазки на поверхности материала.

Обозначение прокладок из листовых материалов КПТД-2:

Прокладка 2K4229 КПТД-2/1-H-ЛК ТУ РБ 100009933.004-2001

или

Прокладка 2K4229 КПТД-2/1-ВН-H-ЛК ТУ РБ 100009933.004-2001

где 2K4229 – маркировка прокладки (не нормируется);

КПТД-2M/1, КПТД-2M/1-ВН – марка листового материала;

H - толщина материала (прокладки), мм;

ЛК (или ЛП) - наличие липкого клеящего слоя, или липкой позиционирующей смазки на поверхности материала.

ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

1. Изготовитель гарантирует соответствие листовых материалов КПТД-2 требованиям технических условий при соблюдении условий транспортирования, хранения и применения.

2. Срок хранения материалов КПТД-2 без липкого слоя в упаковке предприятия-изготовителя составляет 18 месяцев.

3. Срок хранения материалов КПТД-2 с липким слоем и позиционирующей смазкой в упаковке предприятия-изготовителя составляет 6 месяцев.

4. Потеря липкости материалов КПТД-2 после истечения срока хранения у потребителя не является выбраковочным фактором.

5. После истечения срока хранения материалы КПТД-2 испытывают перед каждым применением на соответствие требованиям технических условий. При условии соответствия материалы могут быть использованы по прямому назначению.

6. Рекламации и претензии по качеству принимаются при возврате продукции в упаковке предприятия-изготовителя с предоставлением копий сопроводительных документов на полученную продукцию от предприятия-изготовителя (накладная, удостоверение о качестве).