Тема для меня совсем туманная, поэтому хотелось бы конкретных советов касательно того, что лучше использовать для эффективной электрической изоляции/тепловой проводимости между радио Элементами (Диоды, Транзисторы) и Алюминиевыми радиаторами.

Погуглив интернет, материалов тонна, тут тебе и Керамика и Силикон и всякие гибриды, короче можно надолго увязнуть, а не хотелось бы

Если можно конкретных по возможности обоснованных советов..

На всякие Vega и пр. лабы прошу не слать..

Всю жизнь использовал слюду на термопасте. Слюда очень неплохо проводит тепло и как
изолирующий материал очень хороша.

Керамика круче слюды, и дороже.

Да в наше время разница в 3-4грн., между слюдой и керамикой погоды не сделает, тут важнее наиболее эффективный материал

---

Интересно какова закономерность между толщиной подложки/эфективностью теплообмена, т.е. чем тоньше тем лучше теплообмен ? или же могут быть варианты в какой то зависимости ?

(28-03-2013 22:06)HiFiR писал(а):  Да в наше время разница в 3-4грн., между слюдой и керамикой погоды не сделает, тут важнее наиболее эффективный материал

---

Интересно какова закономерность между толщиной подложки/эфективностью теплообмена, т.е. чем тоньше тем лучше теплообмен ? или же могут быть варианты в какой то зависимости ?

У слюды теплопроводность получше. Керамика хороша там где нагрузки постоянные. При импульсных больших токах слюда работает лучше.
Керамику тонкой не зделаеш, поэтому у неё больше инерционность при передаче тепла. Так теплопроводность может и лучше у керамики но прогрев 1 мм керамики и 0,1 мм слюды по
толщине разница ощутима. А тоньше керамику не зделаеш она увы хрупкая.

Я использую керамику из нитрида алюминия. Толщина 1мм, так как большая толщина
дороже, да и смысла большого уже нету — и так пробойное несколько киловольт.
А чтобы не прошивало по краю — пластины больше, чем транзистор, по 3 мм на сторону.

Теплопроводность керамических пластин из нитрида алюминия — примерно 180.
У чистого алюминия — порядка 200. Практически немного хуже, так как совершенно
чистого алюминия в радиаторах, как правило, нету. У тех, что давленные —
почище, иначе давится плохо, а литые — там всё что хошь может быть, потому
такая керамика ещё и распределит тепло по поверхности, улучшая его передачу.
Реально, тепловое сопротивление такой прокладки много менее, чем тепловое сопротивление
корпус — прокладка, с учетом термопасты, даже если очень правильно наносить очень
хорошую термопасту. То есть, в сравнении с чисто посадкой на металл — ухудшение
даёт в сравнении с прямой посадкой только необходимость иметь два перехода с термопастой
вместо одного (транзистор-прокладка и прокладка-радиатор).

Раньше лучшим материалом был оксид бериллия.
Но как-то нашли, что он него якобы бывает болезнь «бериллиоз» (не композитор).
Соответственно, запретили, хотя теми прокладками никто и не дышал.
Керамика вообще не пылит, слишком плотная. Ну тот такое дело — свинец тоже
запретили, но кому надо качество — плюет на это и паяет свинцовыми припоями...
У той керамики теплопроводность ещё лучше — чуть лучше, чем у алюминия.
Однако, практически и из той и из другой можно бы делать и сами радиаторы —
если бы не было дорого. Впрочем, для особых применений и делают.

По доставаемости: в интернете можно отыскать оксид бериллиевые прокладки,
труднее из нитрида алюминия, и последний придётся распиливать самому —
идёт пластинами для монтажа электроники, часто омеднёнными. Недешево.

Несколько более доступно, хотя вроде как и не дешевле, прокладки из оксида алюминия.
Теплопроводность около 25-30, толщина доступна примерно от 1.5 мм, чаще 2 мм.
Покупаются в фирмах радиодеталей, обычно не очень трудно вызвонить, если не опт.
Если же идти по пути упрощения и, соответственно, ухудшения теплоотвода
(вспоминается статься из «Радио» про тепловые искажения в усилителях) —
то, как говорят, работает даже капроновый чулок, пропитанный термопастой,
если его аккуратно прижимать. Сам не пробовал, врать не буду — люди говорят.
Кроме слюды (теплопроводность слюды примерно 0.5, то есть в 400 раз хуже, чем у
нитрида алюминия) — есть ещё силиконовые прокладки, с наполнением из
того же нитрида алюминия — но их теплопроводность, кажется, около 1.4
http://www.nomacon.by/new/kptd/kptd-list.php. Это Номакон, есть ещё китайские,
есть ещё фирменные — но в общем один хрен по теплопроводности.

Ещё, если кто уже согласен даже на слюду — можно применять
даже плёнку из полиамида — полиимида, толщина малая, прочность не особо
хуже, и, в принципе — работать будет. Теплопроводность — чуть хуже слюды (около 0.2).
Это хоть и пластик, но термостойкость градусов 500, паяльник даже не коробит её.
Продаётся на кардачах, недорого. Рулончика хватит на жизнь..

Ещё, если радиатор алюминиевый, можно сделать электрооксидирование,
глубокое, то есть практически весь радиатор покрыть оксидом алюминия —
теплопроводность будет лучше, чем 30 — потому что структура не из порошка,
а как бы более плотная. Но это как процесс организуешь. Сам процесс
вполне в домашних условиях воспроизводимый, хоть и не с первого раза.
Толщина плёнки оксида — десятые доли миллиметра и более, до 0.5 получается.

Ну и так далее....
А, да... Ещё иногда получается применить транзисторы в корпусе FP — полностью
изолированные... Тоже выход, по качеству эквивалентно силиконовым прокладкам.

PS везде по тексту теплопроводность дана в Вт/м•К, чтобы не заморачиваться
с пересчётами на толщину и площадь реальной прокладки.

(28-03-2013 22:39)radoni писал(а):  У слюды теплопроводность получше.

коэффициент теплопроводности:
Медь -390
Сталь-45
Слюда-0,44
Воздух-0,025

...так пересчитайте тепловое сопротивление слюды при 0,1 мм и коэф. теплопроводности 0,44,
да керамики 1-2 мм пусть даже 2 и всё станет на свои места.
Я чинил импульсные БП так с керамикой тепловой пробой транзисторов был чаще чем со слюдой.

(29-03-2013 10:42)radoni писал(а):  ...так пересчитайте тепловое сопротивление слюды при 0,1 мм и коэф. теплопроводности 0,44,
да керамики 1-2 мм пусть даже 2 и всё станет на свои места.
Я чинил импульсные БП так с керамикой тепловой пробой транзисторов был чаще чем со слюдой.

Я понимаю, что пишу длинновато.
Вкратце: минимально из применяемой керамики тепловое сопротивление
примерно 30, это оксид алюминия. То есть в 60 раз лучше, чем у слюды.
Таким образом, слюда толщиной 0.1 мм эквивалентна 6 (!) мм даже такой
плохонькой керамики (по теплопроводности). Проблемы большой ёмкости
от корпуса на радиатор тут не рассматриваем, не силовая ж ВЧ электроника...
Вот потому слюду щипают на пластины по 0.05 мм, чтобы хоть как-то быть лучше, чем силиконовая резина толщиной 0.3.

Ну а если сравнивать с бериллиевой керамикой, или с нитридалюминиевой — то тогда толщине слюды 0.05 мм будет соответствовать (так же плохо проводить тепло) — уже толщина порядка 20 мм, чего не бывает, так как прокладка толщиной 20 мм — это уже не прокладка, это херня какая-то...

Что до более частых отказов приборов с керамикой.
Возможно, те кто их делает, просто на керамику полагаются как на бога,
что называется — дорвавшись. И грузят транзисторы больше нормы, перегревая кристалл.
Может, есть ещё какие причины. Но исходные данные именно таковы, как я изложил.
Притом, что слюда, из-за всеобщего дефицита всего и вся в отечественной электронике
периода развала (катастройки и немного ранее, развал был предварительно подготовлен) —
активно применялась, даже были попытки пропитывать её минеральным маслом, что при удаче
позволяло поднять теплопроводность до 1 или около. Да и за рубежом для слабонагруженных применений —
применялось, отчего нет? Просто надо понимать, что для чего. Или ставить больше транзисторов
и параллелить по теплу, или эффективные прокладки, котороые дороже слюды.
Выбор за разработчиком.

PS eще такое можно предположить: если уже люди смогли на слюде работать —
а она в применении требует большой аккуратности — то может, и остальное в блоке
хорошо рассчитано и аккуратно исполнено. А кто керамику применял — оказался
случайно разгильдяем, и не учёл многих иных факторов...

(29-03-2013 10:42)radoni писал(а):  ...так пересчитайте тепловое сопротивление слюды при 0,1 мм и коэф. теплопроводности 0,44,

Сами пробовали? Можно и сюда рассчеты опубликовать

---

Это всё уже давно обсуждалось на форуме, и все расчёты были. Мне осталось только запомнить, что для аудиоприменения керамика лучше.

(29-03-2013 12:36)Yuri S писал(а):  

(29-03-2013 10:42)radoni писал(а):  ...так пересчитайте тепловое сопротивление слюды при 0,1 мм и коэф. теплопроводности 0,44,

Сами пробовали? Можно и сюда рассчеты опубликовать

---

Это всё уже давно обсуждалось на форуме, и все расчёты были. Мне осталось только запомнить, что для аудиоприменения керамика лучше.

... да я пасс, считать не умею вообще. Прошу извинить за слэнг, но слюдой пользовался всю жизнь. отец работал на крупном военном заводе где использовали только слюду и мне этого хватило. Запасами слюды я был обеспечен на всю жизнь и особо парить мозг расчётами как то нет желания.
Я просто высказал свою мысль и попробовал передать опыт, в остальном вы можете согласиться или принять свою позицию это ваше право.
Под керамику надо идеальную поверхность раз, прижимная сила к керамике значительно ниже это два, потом ведь температурный коэффициент преломления увеличивается не в алгебраической а в скорее в геометрической прогресии.
Разберите хоть одно изделие с военной приёмкой, там только слюда хотя оксид алюминия и керамика уже применялись с конца 70-х в бытовой аппаратуре.

(29-03-2013 17:54)radoni писал(а):  Разберите хоть одно изделие с военной приёмкой, там только слюда хотя оксид алюминия и керамика уже применялись с конца 70-х в бытовой аппаратуре.

Так ведь причины могли быть разными. На слюде при неаккуратном использовании
тоже браку могло быть массово, всё надо аккуратно делать.
Надо ж ещё понимать, что в то время, когда мы работали — уже полным
ходом шла подготовка к перестройке, и сверху старались заранее
подготовить, а при удаче и обеспечить тот развал промышленности,
который был в полный ход запущен, когда её официально объявили.

Интересный опыт был с ГТ402, ГТ404. Их запрессовали в медные трубки, а трубки залили маслом от швейной машинки. В двухтакте удалось выжать на выходе 25W, С трудом верится, а проверить руки не доходят.
Думается, что если транзистор поместить в такой переходный "бокс", а последний установить на радиатор через прокладку, эффект будет впечатляющий.

Был опыт - грел радиаторы.
Как показывает практика, лучше всего вообще без всяких прокладок крепить, непосредственно, к самому радиатору, который уже и развязывать электрически... Ну это, конечно, в тех случаях, когда есть такая возможность и нет противопоказаний по ТБ.

Тут вот недавно набрел на такой вот сайт по Керамике, так у них есть пластины толщиной в 0,63мм http://www.astral-td.com.ua/rus/ceramic.html

Случайно никто не использовал керамику от этой конторы ?

Как я понимаю прокладку в случае Керамики мазюкать Термопастой нет никакого смысла, т.к. в большинстве своем термопаста имеет меньшую теплопроводность нежели кирамика с содержанием оксида алюминия

(29-03-2013 20:29)HiFiR писал(а):  Тут вот недавно набрел на такой вот сайт по Керамике, так у них есть пластины толщиной в 0,63мм http://www.astral-td.com.ua/rus/ceramic.html

Случайно никто не использовал керамику от этой конторы ?

Как я понимаю прокладку в случае Керамики мазюкать Термопастой нет никакого смысла, т.к. в большинстве своем термопаста имеет меньшую теплопроводность нежели кирамика с содержанием оксида алюминия

У этой конторы есть нитрид алюминия, а его можно использовать
от любой конторы. Может, будет дороговато, но по качеству проблемы
едва ли будут. Дело в том, что у него такой запас по теплопроводности, что уже неважно, какого он качества.
Нам выпекали на пробу на каком попало, в общем-то, оборудовании,
даже не отчищая от примесей оксида железа и не давая в камере
спекания избыточный азот, то есть одновременно был отравлен
и железом, и оксидом алюминия — самые вредные для теплопроводности примеси. Однако, в наихудшем случае получили
измеренную теплопроводность раза в три лучше, чем у немецкой очень крутой
керамики из оксида алюминия.

Без термопасты использовать можно только силиконовые прокладки,
то есть вот эту резинокерамику, что часто применяют для тех целей. Они мягкие и затекают в неровности. Керамику так использовать нельзя. Термопасту менять на какое-нибудь масло
тоже нельзя, хотя и соблазнительно получить слой потоньше.
Навскидку, на корпусе ТО-220 можно получить лишний градус на ватт сопротивления с маслом вместо пасты, и несколько градусов — насухую. То есть, тогда уж лучше резинокерамика. Но намного хуже то, что при неравномерном теплоотводе кристалл будет тоже греться неравномерно, и в «горячих пятнах» будет пробой.

Паста наносится тоже не абы как. Правильно это делать не намазыванием, а подобно тому, как кладут кафель — шпателем
с прорезями наносятся полоски, которые после раздавливаются.
Подробными рекомендациями охотно делится SEMICRON, у них с этим в порядке всё. Можно погуглить.
Если получится найти современные безсиликоновые пасты — оно того стоит. Если кто аккуратный - может попробовать положить
и серебряную пасту из комплекта кулеров для компов, но она проводящая может оказаться, так что надо ну очень аккуратно.
После того, как прибор положили на пасту, двигать на самом деле
его не рекомендуется, излишек выдавили — и всё.
Если ставят по старинке — выдавливая и намазывая через капроновый чулок или капронсито — то после, конечно, притирают
руками, так вот это надо сделать быстро, и как только закончили — уже через несколько секунд двигать нельзя. Как-то там примерно. В общем, где-то 0.2 град/Ватт можно получить на двух переходах из пасты, если это ТО-220, если ТО-247 — то меньше, конечно.

Радиатор лучше не пробовать ставить «как есть», если только
производитель не очень брэндовый, но и то надо проверить плоскость. А лучше притирать на плите, Это легко и результаты
гарантированы. Да и видно неровности по следам притирки.

При каких температурах уже необходимы радиаторы? Вообще встречал интересные вещи. На одни транзисторы , которые не греются ставят радиаторы на другие горячие под 80 градусов нет. По ТО-3 : в одних аппаратах ставят прокладки без пасты, в других по две прокладки и по два слоя пасты...

(30-03-2013 12:48)Neal писал(а):  При каких температурах уже необходимы радиаторы? Вообще встречал интересные вещи. На одни транзисторы , которые не греются ставят радиаторы на другие горячие под 80 градусов нет. По ТО-3 : в одних аппаратах ставят прокладки без пасты, в других по две прокладки и по два слоя пасты...

Радиаторы нужны при температурах кристалла транзистора выше
100°, даташит на полупроводники обычно даёт предельную температуру кристалла 140°, иногда до 170°.
Измерить непосредственно эту температуру можно очень редко,
но оценить косвенно — придётся, для чего в даташитах указано тепловое сопротивление от кристалла до корпуса,
от кристалла до среды (воздуха) — последнее для случая работы без радиатора.
Так же, надо непременно знать мощность, которая рассеивается кристаллом,
иначе это будет пустое гадание на кофейной гуще.

Итого, если известна температура корпуса транзистора и мощность
на кристалле — то можно посчитать, какова температура кристалла.
Вообще, весь тепловой расчёт ведется от кристалла,
с целью не допустить именно его перегрева выше заданной температуры.
Лучше ограничивать её не даташитовским значением, а ниже,
для большей долговечности прибора, особенно если режим
опасный (например, для биполярных транзисторов опасен режим работы
на значительных напряжениях, пропуская ток, могут локально перегреваться участки кристалла).

(28-03-2013 21:39)HiFiR писал(а):  Тема для меня совсем туманная, поэтому хотелось бы конкретных советов касательно того, что лучше использовать для эффективной электрической изоляции/тепловой проводимости между радио Элементами (Диоды, Транзисторы) и Алюминиевыми радиаторами.

Погуглив интернет, материалов тонна, тут тебе и Керамика и Силикон и всякие гибриды, короче можно надолго увязнуть, а не хотелось бы

Если можно конкретных по возможности обоснованных советов..

На всякие Vega и пр. лабы прошу не слать..

Лучше транзюк через термопасту прямо на радиатор, который электрически изолирован от шасси.
Транзюк прижать не винтом через отверстие, а пружиной или планкой через место нахождения кристалла. Винты - с гроверами.
Чернятся радиаторы, работающие при температурах выше 100 градусов. Если ниже, то лучше не чернить.
Пример теплового сопротивления для корпуса ТО-220 (из Шкритека, стр. 233):
монтаж прижимом, с КПТ, без изолирующей шайбы - 0,3;
то же самое но с изолирующей шайбой 50 мкм - 2,2;
монтаж винтом в отверстие ТО-220, с КПТ, без изолирующей шайбы - 0,5.
Разница между монтажом винтом и прижимом - 0,5/0,3=1,7.
С изолирующей шайбой разница ещё больше - в 7 раз тепловое сопротивление выше.

Я бывает использую керамику с плоских керамических нондёров. Отмыл краску, отпаял вывода аккуратненько, припаял к негодному- разобранному транзистору типа кт838(у меня много такого металолома) и с верху припаиваю транзистор.Такой бутерброд можно прикручивать через пасту без прокладок.Рабочее напряжение кондёра надо учитывать.Работает очень хорошо.