[syoma 1]

Привет.

Сейчас занимаюсь динамическим моделированием температуры чипов транзисторов в инверторе и возникла пара вопросов по термопасте.

В общем задача: стоит 3.3кВ 1200А IGBT модуль на медном водяном радиаторе. Ессно через термопасту.

Требуется расчитать тепловое сопротивление (Rth(К/Вт)) слоя термопасты.

Подскажите правильный ли у меня расчет:

Тепловое сопротивление слоя должно расчитываться по формуле: Rth=L/(K*A), где L - толщина слоя, А-площадь соприкасающихся поверхностей, K - специфическая теплопроводность материала. В данном случае для пасты, что я использую - Dow Corning 340 - 0.55 Вт/(мК).

По Application note на ABBшные IGBT я нашел, что при правильном нанесении термопасты, ее толщина составляет в среднем 100мкм. Площадь контактной поверхности 140х190мм модуля составляет примерно 0,0266м2.

В итоге получается 0,0001/(0,55*0,0266)= 6,8K/кВт.

С другой стороны в даташите на модуль указано, что при применении термопасты с теплопроводностью 1Вт/мК и указанном в Application Notes нанесении термопасты(100мкм), тепловое сопротивление корпус- радиатор составляет 6К/кВт.

Т.е если я правильно понимаю и верно посчитал, выходит нельзя брать всю площадь соприкосновения, так как похоже не вся она учавствует в теплообмене.

Обратный расчет по формуле приводит к эфективной площади: A= L/(Rth*K)=0,0001/(0,006*1)=0,0166м2, т.е эфективная площадь на добрую треть меньше. Похоже это из-за того, что чипы расположены не по всей поверхности, а отступают от краев.

Еще раз пересчитав для моей термопасты с новой площадью получаю: Rth=0,0001/(0,55*0,0166)=11К/кВт.

 

Собственно вопросы:

1. Это правильный расчет?

2. Это что-же у меня такая термопаста дерьмовая, что почти в 2раза хуже рекомендованой?

3. Видел действительно хорошие термопасты с коэфициентами 2,5 и выше Вт/мК, например http://www.electrolube.com/docs/thermalmain.asp?id=37

но реальны ли такие характеристики, или все это компенсируется более большей толщиной слоя?

4. Счас вроде вовсю рекламируются алюминиевые прокладки. Народ гарантирует еще меньшее тепловое сопротивление, чем термопаста. Брешут?

 

Спасибо за ответы и мнения.

[dpss 3]

Теплопроводящую пасту сейчас делают все кому не лень. В классическом варианте она состоит из окиси цинка и ПМС. Военные когда-то использовали окись берилия.

Сейчас есть варианты с мелкодисперсным серебром, алмазным порошком, нитридом бора. Подробности посмотрите на форумах оверклокеров. Они эту тему исследовали вдоль и поперек. Для больших сборок пасту лучше наносить трафаретной печатью на модуль или радиатор, примерно как наносят припойную пасту на плату. Если мазать без трафарета, при затягивании винтов на кучах пасты идет изгиб медного основания и может треснуть внутреняя керамическая плата. У Семикрона была большая статья на эту тему в каком то из наших журналов. Есть вариант с прокладками из индия, но это совсем экзотика.

 

[SSerge 4]

Теплопроводящую пасту сейчас делают все кому не лень. В классическом варианте она состоит из окиси цинка и ПМС.

В классическом варианте КПТ-8 как раз окись бериллия. А всё остальное - подделки.

 

[ReAl 0]

А окись цинка просто легко набодяжить -- «белила цинковые» в порошке бочечку потянуть и намешать с вазелином.

[dpss 3]

А окись цинка просто легко набодяжить -- «белила цинковые» в порошке бочечку потянуть и намешать с вазелином.

Только потом это нужно пропустить несколько раз через краскотерку - машина такая под тонну весом.

[syoma 1]

Подробности посмотрите на форумах оверклокеров.

Нету там смысла подробности смотреть. Читал я эти форумы. Судя по изложению, там одни помешанные на компьютерах подростки собрались, которые даже в институтах недоучились, чтобы физику понимать хоть как-то.

По двадцать страниц выясняют, какой радиатор лучше - алюминиевый или медный, путают теплопроводность с теплоемкостью и т.д.

Есть пара сравнений паст - но извините, вот так наносить термопасту:

Тогда конечно 3 Вт/мК будут звучать как маркетинговый ход, если толщину никто не выдерживает.

И они при этом еще как-то пытаются сравнивать...

Для больших сборок пасту лучше наносить трафаретной печатью на модуль или радиатор, примерно как наносят припойную пасту на плату. Если мазать без трафарета, при затягивании винтов на кучах пасты идет изгиб медного основания и может треснуть внутреняя керамическая плата.

Это все знаем, используем.

А что, никто на этом форуме профессионально не занимался исследованиями в этой области?

[halfdoom 0]

Т.е если я правильно понимаю и верно посчитал, выходит нельзя брать всю площадь соприкосновения, так как похоже не вся она учавствует в теплообмене.

Если хотите посчитать точнее, то нужно еще учитывать сопротивление двух переходов от пасты к материалу, на который она нанесена. Их конкретные значения сильно зависят от типа поверхностей и консистенции пасты. На практике их проще измерить, чем рассчитать.

[SmartRed 0]

Просто считать тепловое сопротивление слоя пасты не корректно.

На границе материалов будет контактное тепловое сопротивление.

Я бы вам посоветовал взять нормальную термопасту и ориентироваться на цифры от производителя модуля.

Такой подход у меня работал.

 

Если не секрет чего ваяете ?

[syoma 1]

Я бы вам посоветовал взять нормальную термопасту и ориентироваться на цифры от производителя модуля.

Ну так если производитель написал одно тепловое сопротивление с рекомендуемой термопастой, а у меня есть другая, с другой теплопроводностью, то так-же пересчитывать можно?

 

Если не секрет чего ваяете ?

Испытываю 2-х мегаваттный инвертер на перегрузки.

 

[SmartRed 0]

Ну так если производитель написал одно тепловое сопротивление с рекомендуемой термопастой, а у меня есть другая, с другой теплопроводностью, то так-же пересчитывать можно?

 

 

Испытываю 2-х мегаваттный инвертер на перегрузки.

 

Найдите книгу Б. З. Персов Расчет и проектирование экспериментальных установок

Там есть методика расчета контактной теплопроводности.