Паста для соединения элементов силовых схем полупроводниковых преобразователей

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения электрического и теплового контакта между элементами силовых схем. Цель изобретения -увеличениетоковых нагрузок полупроводниковых преобразователей путем улучшения электрои теплопроводящих свойств пасты для соединения силовых схем преобразователей. Паста, содержащая порошок медный электролитический из частиц дендритной формы, окись цинка, аэросил и полиметилсилоксановую жидкость, характеризуется электрическим контактным сопротивлением 0,15«10 Ом и тепловым контактным сопротивлением 0,011°С/Вт. 1 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 01 В 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4786175/07 (22) 25.01,90 (46) 23.08.92, Бюл. N 31 (71) Научно-производственное объединение

"Харьковский электромеханический завод" (72) А, М. Добров, И. В, Кубышкин, Б. С.

Кушнарев и В С. Лабковский (56) Тиристоры серии Т таблеточные на токи100 — 800 А. Каталог 05.04.28 — 75, — M.: Информэлектро, Технические условия ТУ 16-729.377-83. (54) ПАСТА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВЫХ СХЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЪ|Х ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении силовых полупроводниковых преобразователей для обеспечения электрического и теплового контактов между элементами силовых схем: полупроводниковыми приборами, охладителями, предохранителями и токоведущими шинами.

В процессе сборки силовых полупроводниковых преобразователей, например тиристорных электроприводов, существует проблема качественного соединения соприкасающихся поверхностей элементов силовых схем.

Последнее объясняется тем, что величина и надежность электрического и теплового сопротивления между элементами силовых схем непосредственным образом связаны с допустимой величиной токовых и

„„5U „„1756940A1 (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения электрического и теплового контакта между элементами силовых схем. Цель изобретения — увеличение токовых нагрузок полупроводниковых преобразователей путем улучшения электро- и теплопроводящих свойств пасты для соединения силовых схем преобразователей, Паста, содержащая порошок медный электролитический из частиц дендритной формы, окись цинка, аэросил и полиметилсилоксановую жидкость, характеризуется электрическим контактным сопротивлением 0,15 ° 106 Ом и тепловым контактным сопротивлением 0,011 С/Вт. 1 табл., 4 ил. тепловых нагрузок преобразователя, что влияет на КПД полупроводниковых преобразователей, Известно использование паст для обеспечения электрического и теплового контакта между элементами силовых схем полупроводниковых преобразователей, Однако. используемые "Сополимер-3" или

"ЦИАТИМ" характеризуются сравнительно низкими значениями электрической и тепловой проводимости.

Это обуславливает потери в контакте между элементами силовых схем полупроводниковых преобразователей и ухудшает условия их охлаждения, что в конечном счете ограничивает токовые и тепловые нагрузки, снижает КПД преобразователей.

Наиболее близкой к предлагаемой по составу является паста КПТ-8.

1756940

Известная паста имеет следующее соотношение компонентов, мас. ;

Окись цинка 70 — 80

Жидкость палиметилсилоксановая 20- 30

Аэросил 0,5 — 1,5

Эта паста обладает хорошими теплопроводящими свойствами, но плохой электрической проводностью.

Цель изобретения — увеличение токовых нагрузок преобразователей путем улучшения электро- и теплопроводящих свойств пасты.

Поставленная цель достигается тем, что известная паста для соединения силовых схем полупроводниковых преобразователей, содержащая окись цинка, аэросил и полиметилсилоксановую жидкость, дополнительно содержит порошок медный электролитический из частиц дендритной формы (l) при следующем соотношении компонен-. тов, мас,; :

Порошок медный 0) 40 — 60

Окись цинка 10 — 30

Аэросил 0,45 — 0,55

Жидкость полиметилсилокса новая Остальное

Дендритная форма ("ежик") порошка медного способствует тому, что частицы меди продавливают поверхностную окисную пленку соприкасающихся элементов силовых схем, обеспечивал надежный электрический контакт.

В целом, введение в состав известной пасты порошка медного злектролитического, состоящего из частиц дендритнай формы, с указанным в формуле изобретения соотношением компонентов, повышает ее электрапроводность и улучшает теплопроводнасть. Эта обеспечивает снижение контактного электро- и теплового сопротивления, что, в свою очередь, позволяет повысить допустимые токовые и тепловые нагрузки силовых полупроводниковых преобразователей, т. е. реализовать цель изобретения.

Для проверки свойств предлагаемой пасты были приготовлены 10 образцов пасты, отличающиеся соотношением ее компонентов, как в диапазоне предельных соотношений, указанных в формуле изобретения, так и по обе стороны от предельных значений.

Состав и данные испытаний различных образцов предлагаемой пасты сведены в таблицу и отображены на графиках.

На фиг. 1 показано изменение тепловога контактного сопротивления в зависимости от содержания порошка медного; на фиг. 2 — изменение электрического контактного сопротивления в зависимости от со5

45 держания порошка медного; на фиг. 3 — изменение теплового контактного сопротивления в зависимости от содержания окиси цинка; на фиг. 4 — изменение электрического контактного сопротивления в зависимости от содержания окиси цинка, Все изменения проведены при температуре окружающей среды 20 С и зазоре между контактирующими поверхностями элементов силовых схем 55 микрон.

Предлагаемую пасту получили путем механического перемешивания ее компонентов до получения однородной массы.

Как видно из таблицы и графиков на фиг, 1 — 4, оптимальные значения электрического и теплового сопротивлений достигаются только в диапазоне соотношения компонентов, указанном в формуле изобретения.

За пределами диапазона. указанного в формуле изобретения: а) при уменьшении в пасте содержания порошка медного резко возрастает значение электрического контактного сопротивления, что связано с сокращением доли электропроводящего материала в пасте, а при уменьшении содержания окиси цинка растет величина теплового контактного сопротивления, так как при этом сильно возрастает текучесть ласты, вследствие чего . она плохо заполняет зазор; б) при увеличении содержания в пасте медного порошка и окиси цинка сверх установленных формулой изобретения увеличивается зазор между контактирующими поверхностями, что приводит к росту контактного электрического и теплового сопротивленийй .

В сравнении с известной, предлагаемая паста характеризуется лучшей электра- и теплопроводностью, что обеспечивает значительное (в сотни раз) уменьшение электрического контактного сопротивления и снижение на 10 — 12 0ь теплового контактного сопротивления. Это позволяет реализовать цель изобретения — повысить электрическую и тепловую нагрузки силовых полупроводниковых преобразователей.

Формула изобретения

Паста для соединения элементов силовых схем полупроводниковых преобразователей, содержащая окись цинка, аэросил и полиметилсилоксановую жидкость, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения токовых нагрузок преобразователей путем улучшения электро- и теплаправадящих свойств пасты, она дополнительно содер. жит порошок медный электролитический из частиц дендритной формы (l) при следующем соотношении компонентов, мас.g:

175б940

0,45 — 0,55

Остальное

Порошок медный из частиц дендритной формы (1)

Окись цинка

40-60

10 — 30.

Аэросил

Полиметилсилоксановая жидкость

1756940 и пороиюк-50 кас % ааг

40 50 Еп0 мас. р

Ф08. 5 диуф nupzurap— я Bldg%

Составитель 6.Кушнарев

Техред M.Моргентал Корректор Е.Пэпп

Редактор Н.Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3091 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5