Yassi alyuminiy plastinaga vulkanizatsiya qilingan yoki yopishtirilgan silikon kauchuk isitgich oddiy qisqichga qaraganda ancha samimiy termal aloqada bo'ladi. Ushbu qattiq bog'lanish issiqlikni silikondan samaraliroq olib tashlaydi, bu esa bir oz ko'proq tajovuzkor quvvat zichligiga imkon beradi. Ammo issiqlik hali ham mo'rt polimerdan kelib chiqadi va uning ichki harorat chegarasi hech qachon buzilmasligi kerak. To'g'ri tanlashvatt zichligi silikon kauchuk isitgich alyuminiy plastinkayig'ilishlar termal yo'lni, bog'lanishning afzalliklarini va silikon materialning asosiy cheklovlarini aniq tushunishni talab qiladi.
Vatt zichligi va uning oqibatlarini tushunish
Vatt zichligi (Vt/sm² yoki Vt/in² da o'lchanadi) - isitgich sirtining birlik maydoni uchun ishlab chiqarilgan issiqlik quvvati miqdori. Berilgan umumiy quvvat uchun kichikroq isitgich yuqori vatt zichligida ishlaydi, kattaroq tarqalgan isitgich esa pastroq vatt zichligida ishlaydi. Vatt zichligi to'g'ridan-to'g'ri qarshilik simining ichki harorati va qo'shni silikon kauchukni aniqlaydi.
Agar vatt zichligi juda yuqori bo'lsa, simga ulashgan silikon uzluksiz ishlash haroratidan oshib ketadi va bu quyidagilarga olib keladi:
Tezlashtirilgan termal qarish– Polimer mo‘rt bo‘lib, elastikligini yo‘qotadi.
Kamaytirilgan dielektrik quvvat- Elektr uzilish xavfi.
Bog'lanishning buzilishi– Alyuminiyga yopishtiruvchi yoki vulkanizatsiyalangan birikma buzilishi mumkin.
Chekish yoki yonish– Haddan tashqari yuklanganda silikon parchalanishi mumkin.
Shuning uchun, vatt zichligini tanlashda har doim silikon ichidagi eng issiq nuqta materialning xavfsiz ishlash chegarasidan past bo'lishi kerak.
Bog'langan interfeys: Termal Supermagistral
Silikon kauchuk isitgich alyuminiy plastinkaga bir necha usul bilan biriktirilishi mumkin. Eng keng tarqalgan ikkita usul:
Qisqichli (yoki bosimli kontakt)– Isitgich qisqichlar, buloqlar yoki mexanik ramka yordamida plastinkaga bosiladi. Havo bo'shliqlarini to'ldirish uchun termal moy yoki yupqa yostiq ishlatilishi mumkin.
Bog'langan– Isitgich ishlab chiqarish jarayonida to‘g‘ridan-to‘g‘ri alyuminiyga vulkanizatsiya qilinadi yoki isitgichni doimiy ravishda biriktirish uchun yuqori haroratli yopishtiruvchi (masalan, silikon asosli yoki epoksi) ishlatiladi.
Bog'langan interfeys qisqichli interfeysga qaraganda ancha past termal qarshilikka ega, chunki:
Havo bo'shliqlari yo'q– Mikroskopik havo cho'ntaklari (izolyator vazifasini bajaradi) yo'q qilinadi.
Doimiy moddiy yo'l– Issiqlik isitgichning tashqi qatlamidan yopishtiruvchiga, keyin esa alyuminiyga uzluksiz oqadi.
Pastroq kontakt qarshiligi – The thermal resistance of a bonded interface can be as low as 0.1–0.3 K·cm²/W, whereas a clamped interface with thermal grease might be 0.5–1.0 K·cm²/W, and a dry clamped interface can be >2 K·sm²/Vt.
Bu past termal qarshilik bir xil vatt zichligi uchun simdagi silikonning harorati yopishtirilganda pastroq bo'lishini anglatadi. Aksincha, bir xil maksimal ruxsat etilgan sim harorati uchun, bog'langan isitgich a da ishlashi mumkinvatt zichligi biroz yuqoriroqqisqichli isitgichga qaraganda.
Silikonning ichki haroratini hisoblash
Qarshilik simiga (T_wire) ulashgan silikonning harorati quyidagicha aniqlanadi:
T_sim=T_plate + DT_silikon + DT_bog'
Qayerda:
T_platen– Alyuminiy plastinka yuzasining o‘lchangan yoki boshqariladigan harorati (masalan, 150 daraja).
DT_silikon– Tel va isitgichning tashqi yuzasi orasidagi silikon kauchuk qatlamining qalinligi orqali harorat ko'tariladi. Bu quyidagicha hisoblanadi:
DT_silicone=(vatt zichligi × qalinligi) / k_silicone
bu erda k_silikon ≈ 0,2-0,25 Vt / m · K, qalinligi odatda 1-2 mm.
DT_bond– Yopishtiruvchi yoki biriktiruvchi chiziq bo'ylab haroratning pasayishi. Yuqori sifatli bog'lanish uchun bu kichik (bir necha daraja).
Bog'langan isitgichga misol:
Vatt zichligi=1.2 Vt/sm²=12,000 Vt/m²
Silikon qalinligi=1.5 mm=0.0015 m
k_silikon=0.22 Vt/m·K
DT_silikon=(12000 × 0,0015) / 0,22 ≈ 82 K
DT_bog' ≈ 5 K
T_platen=150 daraja
T_wire=150 + 82 + 5=237 daraja
Agar silikonning uzluksiz quvvati 200 daraja bo'lsa, bu plastinka harorati uchun 1,2 Vt/sm² vatt zichligi ortiqcha bo'ladi. Vatt zichligi kamayishi yoki plastinaning o'rnatilgan nuqtasini kamaytirish yoki qalinroq yoki ko'proq o'tkazuvchan silikondan foydalanish kerak.
Alyuminiyga yopishtirilgan silikon isitgichlar uchun tavsiya etilgan vatt zichligi diapazonlari
Xavfsiz vatt zichligi bir necha omillarga bog'liq: plastinka ish harorati, silikon qalinligi va darajasi, bog'lanish sifati va isitgichning aylanishi yoki doimiy ishlashi. Quyidagi jadvalda uzluksiz ishlash uchun umumiy ko'rsatmalar keltirilgan:
| Plastinaning belgilangan harorati | Tavsiya etilgan maksimal vatt zichligi (bog'langan) | Tavsiya etilgan maksimal vatt zichligi (qisqichli, moyli) |
|---|---|---|
| 50 daraja | 2,0–2,5 Vt/sm² | 1,5–2,0 Vt/sm² |
| 100 daraja | 1,3–1,8 Vt/sm² | 0,9–1,3 Vt/sm² |
| 150 daraja | 0,8–1,2 Vt/sm² | 0,5–0,8 Vt/sm² |
| 200 daraja | 0,3–0,6 Vt/sm² | Tavsiya etilmaydi (qisqichli isitgichlar odatda 150 daraja plastinka bilan cheklangan) |
Ushbu qiymatlar doimiy chegarasi 200 daraja bo'lgan standart silikon kauchukni va past termal qarshilikka ega bo'lgan bog'lanish chizig'ini nazarda tutadi. Maxsus ishlab chiqilgan yuqori haroratli silikonlar uchun (250 darajagacha) vatt zichligi har bir plastinka haroratida taxminan 20-30% ga oshirilishi mumkin.
Bog'lanish issiqlikning tezroq chiqib ketishiga imkon beruvchi termal supermagistral bo'lib, silikonga salqinroq ishlash muddatini beradi. Biroq, a'lo darajada bog'langan bo'lsa ham, vatt zichligi kamayishi kerak, chunki plastinaning belgilangan nuqtasi ortib boradi, chunki mavjud bo'lgan harorat balandligi (200 daraja - T_platen) qisqaradi.
Yagona plastinaning harorati va vatt zichligi taqsimotining ahamiyati
Alyuminiy plastinka uchun silikon isitgichning o'lchamini belgilashda vatt zichligi isitgich maydoni bo'ylab imkon qadar bir xil bo'lishi kerak. Issiq nuqtalar quyidagi sabablarga ko'ra paydo bo'lishi mumkin:
Bir xil bo'lmagan kontakt bosimi (bog'langan isitgichlar uchun kamroq ahamiyatga ega).
Isitgich elementlari oralig'idagi o'zgarishlar (masalan, yuqori issiqlik yo'qotilishini qoplash uchun qirralarning zichroq sim naqshlari).
O'rnatish qavslari yoki havo qoralamalaridan mahalliy sovutish.
Cheklangan elementlarni tahlil qilish (FEA) ko'pincha isitish moslamasini loyihalash uchun ishlatiladi, shunda vatt zichligi qirralarning yaqinida bir oz yuqoriroq va markazda pastroq bo'lib, tekis plastinka haroratiga erishiladi. Bog'langan isitgichlar uchun samimiy aloqa aniqroq nazorat qilish imkonini beradi, chunki mahalliy issiq zonalarni keltirib chiqaradigan havo bo'shliqlari yo'q.
Dizaynni o'rnatilgan termojuftlar bilan tekshirish
Tayyor silikon isitgichda ichki simning harorati to'g'ridan-to'g'ri o'lchanishi mumkin emasligi sababli, tekshirish ulanish chizig'iga yoki plastinka yuzasiga o'rnatilgan bir yoki bir nechta termojuftlar yordamida amalga oshiriladi. Umumiy amaliyot:
Alyuminiy plastinaga yupqa, bog'langan isitgichni o'rnating.
Plitaning orqa qismidan old yuzadan 0,5 mm masofada kichik teshiklarni burang va nozik simli termojuftlarni joylashtiring.
Shu bilan bir qatorda, termojuftlarni issiqlik o'tkazuvchan yopishtiruvchi yordamida isitgich ostidagi plastinka yuzasiga joylashtiring.
Isitgichni kerakli vatt zichligida ishlating va plastinka yuzasi va isitgichning orqa tomoni o'rtasidagi barqaror holatdagi harorat farqini o'lchang.
Silikonning ma'lum termal qarshiligidan foydalanib, taxminiy ichki sim haroratini hisoblang.
Hisoblangan simning harorati 200 darajaga yaqinlashsa, vatt zichligini kamaytirish yoki kattaroq isitgichni (pastroq vatt zichligi) belgilash kerak.
Maxsus e'tibor: Yuqori haroratli silikon navlari
Standart silikon kauchuk (masalan, vinil-metil silikon) taxminan 200 daraja doimiy xizmat ko'rsatish haroratiga ega. Plitalar o'rnatish nuqtasi 180 darajadan oshadigan yoki yuqori vatt zichligi talab qilinadigan ilovalar uchun,yuqori haroratli silikon(masalan, fenil-metil silikon yoki ftorsilikon) ishlatilishi mumkin. Ushbu baholar 250 daraja uzluksiz, qisqa ekskursiyalar 300 darajaga baholanadi. Issiqlik o'tkazuvchanligi standart silikonga o'xshaydi, shuning uchun bir xil DT_silikon hisoblari qo'llaniladi, lekin ruxsat etilgan maksimal T_wire yuqoriroq. Bu yuqori haroratli silikonli birlashtirilgan isitgichga plastinka harorati 150 daraja bo'lganda ham 1,5-2,0 Vt/sm² vatt zichligiga erishish imkonini beradi.
Biroq, yuqori haroratli silikon qimmatroq va turli xil bog'lash talablari bo'lishi mumkin. Yopishtiruvchi yoki vulkanizatsiya jarayoni yuqori haroratli polimer bilan mos kelishi kerak.
Tanlash bosqichlarining qisqacha mazmuni
| Qadam | Harakat |
|---|---|
| 1 | Plitaning kerakli ish haroratini (T_platen) va kerakli isitish vaqtini aniqlang. |
| 2 | Plitalar massasi, issiqlik yo'qotishlari va isitish vaqtiga asoslanib, kerakli isitgich quvvatini hisoblang. |
| 3 | Umumiy quvvatni bog'langan isitgichlar uchun tavsiya etilgan diapazondan nomzod vatt zichligiga bo'lish orqali kerakli isitgich maydonini hisoblang (jadvalga qarang). |
| 4 | Olingan vatt zichligi quyidagi tenglama yordamida ichki simning harorati silikon chegarasidan oshib ketmasligini tekshiring: T_wire=T_platen + (vatt zichligi × qalinligi / k). |
| 5 | If T_wire > 200°C (or >Yuqori haroratli silikon uchun 250 daraja), yoki isitgich maydonini oshiring (pastroq vatt zichligi), plastinaning belgilangan nuqtasini kamaytiring yoki yuqori haroratli silikon navini tanlang. |
| 6 | Bog'lanish sifatini tekshirish uchun isitgich ishlab chiqaruvchisi bilan maslahatlashing va dizaynni tekshirish uchun termojuftlarni joylashtirishni ko'rib chiqing. |
Xulosa
Bog'langan silikon isitgich uchun vatt zichligini tanlash polimerning xavfsiz zonasida ichki sim haroratini ushlab turish mashqlari bo'lib, bo'shashgan qisqich ruxsat berganidan bir oz ko'proq quvvatni surish uchun yaxshi bog'lanishning yuqori termal yo'lidan foydalanadi. Thevatt zichligi silikon kauchuk isitgich alyuminiy plastinkadizayn plastinaning belgilangan nuqtasini, silikon qalinligi va issiqlik o'tkazuvchanligini va ulanish chizig'ining qarshiligini hisobga olishi kerak. Bog'langan interfeys odatda bir xil plastinka haroratida qisqichli isitgichga qaraganda 20-40% yuqori vatt zichligiga imkon beradi, ammo standart silikon uchun asosiy chegara -200 daraja mutlaq bo'lib qoladi. Bog'lanish isitgichning qon tomiridir va yaxshi bog'lanish hech qachon xavf tug'dirmasdan biroz qizib ketishiga imkon beradi. Hisoblash va termojuftni tekshirish yordamida to'g'ri tanlash uzoq va ishonchli xizmat muddatini ta'minlaydi.
