Může tepelně vodivý nylon nahradit hliník pro chladiče?

Tepelně vodivý nylon se stává alternativou pro určité komponenty odvádějící teplo.

Pouzdra LED žárovek, kryty napájecích zdrojů, elektronické chladicí struktury, a další médium- a aplikace s nízkou spotřebou energie stále více využívají tepelně vodivé technické plasty ke snížení hmotnosti, zjednodušit montáž, a integrovat elektrickou izolaci.

To vyvolává důležitou inženýrskou otázku: Hliník má tepelnou vodivost cca 200 W/m · k. Čistý nylon je pouze 0,25–0,3 W/m·K. To je několikasetnásobný rozdíl. Může tepelně vodivý nylon skutečně nahradit hliník v chladičích?

Je to spravedlivá otázka. Číslo v datovém listu vypadá nemožně. Odpověď je ale zajímavější než prosté ano nebo ne.

O tom, zda součást může odvádět teplo, nerozhoduje jediná vlastnost materiálu – rozhoduje celá tepelná cesta: vedení, šíření, proudění, a záření.

Tento článek vysvětluje, jak funguje tepelně vodivý nylon, kde může skutečně nahradit hliník, kde nemůže, a jak vybrat stupeň, aniž by vás svedl jediné působivé číslo.

1. Co je tepelně vodivý nylon?

Nylon, Také známý jako polyamid (PA), je široce používaný technický termoplast ceněný pro svou mechanickou pevnost, nosit odpor, chemická odolnost, a všestrannost zpracování.

Mezi běžné inženýrské třídy patří PA6 a PA66. Však, neplněný nylon je přirozeně špatný tepelný vodič, s typickou tepelnou vodivostí přibližně 0,25–0,3 W/(m · k).

To je srovnatelné s mnoha konvenčními technickými plasty a daleko pod hliníkem.

Tepelně vodivý nylon funguje tak, že matrici zatíží velkým objemem tepelně vodivého plniva.

Částice plniva se vzájemně dotýkají a tvoří souvislou vodivou síť. Teplo se šíří touto sítí spíše než přes polymer.

Běžná tepelně vodivá plniva

Tepelná plniva lze obecně rozdělit na kategorie elektricky izolační a elektricky vodivé.

Typická tepelná vodivost tepelně vodivého nylonu

Následující hodnoty poskytují obecné reference pro výběr materiálu:

Poznámka: Toto jsou orientační rozsahy, nezaručené specifikace. Skutečný výkon závisí na kvalitě nylonu, typ výplně, načítání, podmínky zpracování, a směr měření.

Specializované kompozity mohou dosáhnout vyšších hodnot, ale musí být také vyhodnoceny jejich mechanické a zpracovatelské vlastnosti.

2. Dokáže tepelně vodivý nylon skutečně odvádět teplo?

Chladič nefunguje pouze na základě vodivosti. Funguje přes sekvenci: vedení od zdroje, šířící se částí, konvekcí z povrchu do vzduchu, a záření z povrchu.

Hliník rychle vede teplo, ale vedení je pouze prvním krokem. Poslední krok – dostat teplo do vzduchu – závisí na ploše povrchu a proudění vzduchu, ne na vodivosti materiálu.

Díl s vynikající vodivostí a nedostatečným povrchem bude stále horký.

Tepelně vodivý nylon kompenzuje svou nižší vodivost několika konstrukčními a funkčními výhodami.

Vyšší povrchová emisivita

Hliníkové povrchy, zvláště světlé nebo leštěné, obecně mají relativně nízkou tepelnou emisivitu.

Polymerní povrchy typicky vykazují vyšší emisivitu, což jim umožňuje uvolňovat větší podíl tepla tepelným zářením při stejné povrchové teplotě.

Tato výhoda se stává relevantnější v uzavřeném zařízení s omezeným průtokem vzduchu. Za podmínek přirozené konvekce, záření se může významně podílet na celkovém odvodu tepla.

Však, skutečný příspěvek závisí na teplotě povrchu, emisivita, okolní povrchové teploty, a geometrii krytu.

Vyšší emisivita nedělá z nylonu automaticky lepší chladič, ale může pomoci kompenzovat nižší tepelnou vodivost ve vhodně navržených aplikacích.

Větší svoboda designu pro konstrukce odvádějící teplo

Vstřikování umožňuje tepelně vodivému nylonu vytvářet složité geometrie, které mohou být obtížné nebo nákladné vyrábět konvenčním obráběním hliníku.

Výrobci mohou integrovat hustá žebra, zakřivené plochy, nepravidelné vlastnosti odvodu tepla, a vnitřní dutiny do jediné lisované součásti.

Tyto konstrukce mohou zvětšit efektivní plochu pro přenos tepla bez nutnosti vícenásobného obrábění nebo montáže.

Pro kompaktní elektronické výrobky, kde je dostupný instalační prostor omezený, geometrie může být stejně důležitá jako vodivost materiálu.

Však, více žeber nemusí vždy znamenat lepší chlazení. Rozteč ploutví, tloušťka, výška, orientace, a odpor proudění vzduchu je třeba posuzovat společně.

Pokud jsou ploutve příliš blízko sebe, omezené proudění vzduchu může snížit jejich účinnost.

Integrovaná elektrická izolace

Elektrická izolace je u LED osvětlení důležitým faktorem, výkonová elektronika, nabíjecí zařízení, a další elektrické sestavy.

Hliník účinně vede teplo, ale také vede elektřinu, takže návrháři mohou potřebovat další izolaci mezi zdrojem tepla a kovovým pouzdrem.

Tepelně vodivý nylon může kombinovat přenos tepla a elektrickou izolaci v jednom materiálu, pokud složení používá elektricky izolační plniva, jako je oxid hlinitý, nitrid hliníku, nebo nitrid boru.

To může snížit potřebu samostatných izolačních desek, podložky, závorky, nebo jiné izolační prvky.

Výsledkem může být jednodušší sestava s menším počtem rozhraní a méně příležitostí k chybám při instalaci.

Nicméně, elektrická izolace musí být ověřena vůči napětí produktu, požadavky na dotvarování a průchodnost, operační prostředí, a platnými bezpečnostními normami.

Nižší hmotnost a snížený počet dílů

S typickou hustotou přibližně 1,3–1,8 g/cm³, tepelně vodivý nylon je podstatně lehčí než hliník, který má obecně hustotu přibližně 2,65–2,80 g/cm³.

Nad hmotnost materiálu, vstřikování také umožňuje výrobcům integrovat montážní nálitky, šroubové sloupky, drátěné kanály, snap-fit ​​funkce, a polohovací struktury přímo do krytu odvádějícího teplo.

Tyto integrované funkce mohou eliminovat samostatné držáky, upevňovací prvky, a podpůrné komponenty.

Pro přenosnou elektroniku, kompaktní výkonové moduly, automobilová elektronika, a další produkty citlivé na váhu, snížení hmotnosti součástí a složitosti montáže může poskytnout praktickou výhodu.

Nižší výrobní náklady při objemu výroby

Pro složité komponenty, vstřikování může nabídnout nákladovou výhodu, jakmile objem výroby ospravedlní investici do nástrojů.

Lisovaný tepelně vodivý nylonový kryt může kombinovat několik funkcí v jedné části, potenciálně nahrazuje hliníkovou součást, která vyžaduje obrábění nebo tlakové lití, sekundární izolace, přídavné závorky, a ruční montáž.

Ekonomická výhoda závisí na geometrii součásti, stupeň materiálu, Objem výroby, náklady na nástroje, doba cyklu, a požadavky na kvalitu.

Pro jednoduché chladiče nebo nízkoobjemové aplikace, hliník může zůstat hospodárnější.

Pro velkoobjemové produkty s komplexními integrovanými funkcemi, tepelně vodivý nylon může nabídnout konkurenceschopnější celkové výrobní náklady.

Skutečná otázka tedy nezní: „Je nylon vodivý jako hliník?“ Je “Potřebuje tento specifický tepelný problém vodivost na úrovni hliníku?, nebo potřebuje dostatečnou vodivost plus povrch plus izolaci?“

3. Tepelně vodivý nylon vs. Hliník: Klíčové rozdíly

Výběr mezi tepelně vodivým nylonem a hliníkem vyžaduje více než jen porovnávání tepelné vodivosti.

Jejich rozdíly se týkají hmotnosti, Elektrická izolace, mechanické chování, výrobní procesy, rozměrová stabilita, a výrobní náklady.

Porovnání materiálového výkonu

Poznámka: Údaje představují reprezentativní technické rozsahy. Vlastnosti nylonu se značně liší podle typu polymeru, formulace plniva, Obsah vlhkosti, teplota, a směr tvarování.

Snížení hmotnosti

Jednou z nejviditelnějších výhod tepelně vodivého nylonu je jeho nižší hustota.

S typickou hustotou přibližně 1,3–1,8 g/cm³, tepelně vodivý nylon je lehčí než hliník, která obecně spadá do rozmezí 2,65–2,80 g/cm³.

To může snížit hmotnost součásti, zejména ve výrobcích, kde chladič slouží také jako kryt nebo konstrukční pouzdro.

Redukce hmotnosti je cenná:

• Přenosná elektronická zařízení.
• LED svítidla.
• Zařízení na baterie.
• Kompaktní napájecí moduly.
• Automobilové elektronické kryty.

Však, návrháři by neměli porovnávat materiály pouze pomocí hustoty.

Protože nylon má nižší tuhost, součást může vyžadovat silnější stěny nebo další výztužné prvky. Konečná hmotnostní výhoda závisí na kompletní geometrii.

Elektrická izolace

Elektrická izolace je jedním z nejsilnějších důvodů, proč zvážit tepelně vodivý nylon.

Hliník je elektricky vodivý. Pokud je hliníkový chladič umístěn v blízkosti elektrických součástí pod napětím, projektanti mohou potřebovat další izolační vrstvy, izolační podložky, nebo strukturální bariéry.

Správně formulovaný tepelně vodivý nylon dokáže kombinovat přenos tepla s elektrickou izolací v jedné složce.

To může zjednodušit montáž:

• LED osvětlení pouzdra.
• Skříně napájecích zdrojů.
• Nabíjecí moduly.
• Elektronické řídicí jednotky.
• Vysokonapěťové elektrické komponenty.

Pro tyto aplikace, elektricky izolační plniva, jako je oxid hlinitý, nitrid boru, a nitrid hliníku jsou zvláště důležité.

Elektrické vlastnosti musí být stále ověřeny pomocí skutečné směsi a hotové součásti.

U materiálu popsaného jako tepelně vodivý by se nemělo automaticky předpokládat, že splňuje specifické požadavky na izolaci.

Mechanická pevnost a rozměrová stabilita

Hliník obecně nabízí vyšší tuhost a lepší rozměrovou stabilitu při trvalém mechanickém zatížení.

Nylonové kompozity mohou poskytnout užitečnou pevnost, ale vysoké zatížení plniva může snížit odolnost proti nárazu a prodloužení.

Polymerní složky mohou také zaznamenat tečení při nepřetržitém zatížení, zejména při zvýšených teplotách.

To je důležité, když chladič musí podporovat:

• Těžké elektronické součástky.
• Šrouby a závitové vložky.
• Opakovaná montáž a demontáž.
• Dlouhodobý upínací tlak.
• Mechanické vibrace.

Pro tyto aplikace, vybraná třída nylonu musí být vyhodnocena z hlediska pevnosti v tahu, modul v ohybu, Odolnost vůči dopadu, plíží se, a tepelným stárnutím.

Koroze a odolnost proti životnímu prostředí

Tepelně vodivý nylon nepodléhá kovové korozi stejným způsobem jako hliník.

To může být výhodné v prostředí, kde vlhkost nebo určité chemikálie mohou napadat kovové povrchy.

Však, nylon není imunní vůči degradaci prostředím. V závislosti na jeho složení a podmínkách expozice, může absorbovat vlhkost, podstoupit rozměrové změny, nebo dojde k degradaci teplem, UV záření, a určité chemikálie.

Hliník také nabízí dobrou odolnost proti korozi, zejména při výběru vhodné slitiny a povrchových úprav, jako je eloxování.

Výběr materiálu by proto měl odrážet skutečné provozní prostředí spíše než předpokládat, že jeden materiál je univerzálně odolnější.

4. Kdy může tepelně vodivý nylon nahradit hliník?

Tepelně vodivý nylon je nejvhodnější při mírné tepelné zátěži, důležitá je elektrická izolace, a součást může být navržena s dostatečnou plochou pro přenos tepla.

Je stále atraktivnější v aplikacích, kde je nutné integrovat několik funkcí do kompaktního lisovaného dílu.

Kryty LED lamp a osvětlovací komponenty

LED osvětlení je jednou ze slibnějších oblastí použití pro tepelně vodivý nylon.

Mnoho LED produktů pracuje na středních úrovních výkonu a používá relativně kompaktní chladiče.

V těchto provedeních, pouzdro a konstrukce pro odvod tepla mohou být integrovány do jednoho vstřikovaného dílu.

Mezi potenciální výhody patří:

• Snížená hmotnost komponentů.
• Integrovaná elektrická izolace.
• Komplexní geometrie ploutví.
• Snížená sekundární montáž.
• Větší flexibilita designu.
• Konzistentní velkoobjemová výroba.

Však, vysoce výkonné LED moduly s koncentrovanými zdroji tepla mohou stále vyžadovat hliníkové nebo hybridní tepelné konstrukce.

Moduly malých a středních napájecích zdrojů

Napájecí zdroje a elektronické řídicí moduly často vyžadují struktury pro odvod tepla kolem spínacích komponent, Transformátory, a výkonové polovodiče.

Tepelně vodivý nylon může být užitečný, když je tepelná zátěž rozložena a je vyžadována elektrická izolace.

Jeho vlastnosti vstřikování také umožňují konstruktérům integrovat montážní prvky, kabelové kanály, ochranné stěny, a žebra pro odvod tepla do jednoho pouzdra.

Pro vysoce výkonné napájecí zdroje, však, hliník zůstává výhodný tam, kde je zásadní rychlé šíření tepla a nízký tepelný odpor.

Nabíjecí moduly a elektrické skříně

Nabíjecí moduly a kompaktní elektrická zařízení často obsahují několik komponent generujících teplo na omezeném instalačním prostoru.

Tepelně vodivý nylon může poskytnout ochranu krytu i tepelný management a zároveň snížit potřebu samostatných izolačních součástí.

To je zvláště cenné, když to produkt vyžaduje:

• Elektrická izolace.
• Složitá vnitřní geometrie.
• Integrované montážní prvky.
• Lehká konstrukce.
• Velkoobjemové vstřikování.

Konečný materiál musí také splňovat požadovanou nehořlavost, Elektrická izolace, a dlouhodobé teplotní specifikace.

Automobilová elektronika a řídicí komponenty

Tepelně vodivý nylon lze také zvážit pro vybraná pouzdra automobilové elektroniky, kryty snímačů, a řídicí moduly.

Jeho nižší hmotnost a elektrické izolační vlastnosti mohou podporovat kompaktní elektronické obaly.

Však, automobilové aplikace vyžadují pečlivé ověření tepelného stárnutí, odolnost proti vibracím, chemická expozice, absorpce vlhkosti, a rozměrová stabilita.

Materiál, který dobře funguje ve vnitřní LED lampě, nemusí být vhodný pro prostředí pod kapotou automobilu.

Když je hliník nebo měď stále lepší volbou

Tepelně vodivý nylon by neměl být považován za univerzální náhradu za kovové chladiče.

Hliník nebo měď zůstávají preferovány v aplikacích zahrnujících:

• Vysoce výkonná polovodičová zařízení.
• Vysoký tepelný tok soustředěný na malé ploše.
• Přímý tepelný kontakt s vysokoteplotními součástmi.
• Nepřetržitý vysokoteplotní provoz.
• Velké tepelné zatížení vyžadující rychlé šíření tepla.
• Dlouhé chladicí dráhy, kde je nezbytný nízký tepelný odpor.

Měď nabízí ještě vyšší tepelnou vodivost než hliník, ačkoli jeho větší hustota a cena omezují jeho použití v některých aplikacích.

Základní pravidlo z mé vlastní praxe: pokud je vodivá dráha krátká, plocha je velkorysá, síla je mírná, a izolace je stejně nutná, nylon stojí za zhodnocení.

Pokud musí být teplo rychle odebíráno z malé oblasti, zůstat u kovu.

5. Nevybírejte materiál podle jednoho čísla

Jednou z nejčastějších chyb při výběru tepelně vodivého nylonu je zaměření výhradně na nejvyšší inzerovanou tepelnou vodivost.

V letadle vs. Průchozí rovina tepelné vodivosti

Jednou z nejdůležitějších vlastností tepelně vodivého nylonu je anizotropní tepelná vodivost, což znamená, že teplo se nešíří stejně dobře ve všech směrech.

Toto chování je běžné u materiálů plněných grafitovými vločkami, destičky nitridu boru, a další částice se směrovou strukturou.

Při vstřikování, tato plniva mají tendenci se vyrovnávat s tokem taveniny.

V důsledku toho, tepelná vodivost rovnoběžná s lisovaným povrchem může být výrazně vyšší než vodivost skrz tloušťku součásti.

Rozdíl je zásadní při navrhování chladičů. Například, teplo generované elektronickou komponentou typicky vstupuje do chladiče přes jeho základnu a poté putuje směrem k žebrům, kde se přenáší do okolního vzduchu.

Tato tepelná cesta může vyžadovat účinnou vodivost v rovině, nejen vysoká vodivost v rovině.

Datový list, který uvádí pouze vyšší hodnotu v rovině, proto může poskytnout neúplný obrázek o skutečném výkonu přenosu tepla.

Před výběrem třídy, požádejte dodavatele materiálu o poskytnutí obou měření:

• Tepelná vodivost v rovině: Přenos tepla paralelně s tvarovaným povrchem nebo hlavním směrem toku taveniny.
• Tepelná vodivost v rovině: Přenos tepla kolmo na tvarovaný povrch nebo přes tloušťku součásti.

Tyto hodnoty by měly být měřeny za srovnatelných zkušebních podmínek. Inženýři by také měli zvážit skutečné umístění brány, směr toku taveniny, Tloušťka stěny, a orientaci výplně při interpretaci dat.

Pro aplikace s chladičem, hodnota průchozí roviny je zvláště důležitá, kdykoli se teplo musí dostat z montážního povrchu do žeber.

Elektrická izolace nebo elektrická vodivost: Nejprve definujte požadavek

Elektrické chování tepelně vodivého nylonu musí být stanoveno před výběrem výplňového systému.

To není jen otázka tepelného výkonu; přímo ovlivňuje bezpečnost produktu a elektrickou shodu.

Tepelně vodivé sloučeniny obecně spadají do dvou kategorií:

Pro komponenty umístěné v blízkosti obvodů pod napětím, vysokonapěťové moduly, nebo nechráněné elektrické spoje, obecně jsou vyžadovány elektricky izolační třídy.

Objemový odpor je jedním z důležitých parametrů, který je třeba vyhodnotit. Hodnota 10¹4 Ω·cm nebo vyšší může sloužit jako referenční cíl pro určité aplikace, ale není to univerzální kritérium přijetí.

Skutečný požadavek závisí na napětí, provozní podmínky, tloušťka materiálu, expozice životního prostředí, a platnými bezpečnostními normami.

Naopak, grafit- nebo sloučeniny plněné uhlíkovými vlákny mohou být vhodné, když je pro uzemnění nebo elektromagnetické rušení vyžadována elektrická vodivost (Emi) stínění.

Však, tyto materiály by neměly být považovány za elektricky izolační plasty pro přenos tepla.

Záměna těchto dvou kategorií materiálů může způsobit vážné problémy s návrhem a dodržováním předpisů.

Proto, elektrické požadavky by měly být definovány před porovnáním tepelné vodivosti nebo finalizací třídy materiálu.

Proč vyšší obsah plniva není vždy lepší

Zvýšení koncentrace tepelně vodivých plniv obecně zlepšuje přenos tepla vytvořením kontinuálnějších cest skrz polymerní matrici.

Však, vyšší zatížení plniva také mění mechanické vlastnosti materiálu a chování při vstřikování.

Se zvyšujícím se obsahem plniva, může nastat několik kompromisů:

• Snížená houževnatost a rázová houževnatost: Vysoké množství plniva může způsobit, že směs bude křehčí, zvyšuje riziko prasknutí při montáži, zacházení, nebo službu.
• Nižší tekutost taveniny: Index toku taveniny obecně klesá s rostoucí koncentrací plniva, ztěžuje vyplňování tenkých stěn, úzké kanály, a dlouhé dráhy toku.
• Větší opotřebení vybavení: Tvrdá minerální plniva mohou urychlit otěr vstřikovacích šroubů, sudy, trysky, a povrchy forem.
• Vyšší náklady na materiál a zpracování: Specializovanější plniva zvyšují náklady na směsi, zatímco snížená tekutost může vyžadovat vyšší vstřikovací tlak nebo náročnější podmínky zpracování.
• Snížené prodloužení: Zvýšený obsah plniva často omezuje pohyblivost polymerního řetězce, snížení prodloužení při přetržení a celkové tažnosti.

Správná třída je rovnováha mezi tepelným výkonem, Mechanické vlastnosti, a tvarovatelnost. Nejvyšší číslo v datovém listu je zřídka tou nejlepší produkční volbou.

6. Nehořlavost a teplotní odolnost: Požadavky na elektrické chladiče

Tepelný výkon sám o sobě neurčuje, zda je nylonová směs vhodná pro aplikace elektrického chladiče.

Mnoho komponent osvětlení a výkonové elektroniky musí také splňovat požadavky na nehořlavost a dlouhodobé teplotní požadavky.

UL 94 PROTI-0 Zpomalení hoření

Pro mnoho elektrických a elektronických aplikací, konstruktéři specifikují UL 94 PROTI-0 jako cíl zpomalující hoření.

UL 94 je klasifikační systém hořlavosti plastů. V-0 klasifikace je stanovena za specifikovaných laboratorních podmínek a vyžaduje, aby materiál splňoval definovaná kritéria doby hoření a hoření-odkapávání.

Však, UL jakosti materiálu 94 klasifikace závisí na tloušťce vzorku a zkušebních podmínkách.

A V-0 hodnocení při jedné tloušťce automaticky nezaručuje stejný výkon u tenčích dokončených součástí.

Při výběru tepelně vodivého nylonu, potvrdit:

• Přesná třída materiálu a složení.
• Certifikovaný UL 94 klasifikace.
• Tloušťka testovaného vzorku.
• Zda složení zpomalující hoření ovlivňuje tepelnou vodivost nebo mechanické vlastnosti.
• Zda konečný lisovaný díl splňuje platné požadavky na bezpečnost výrobku.

Trvalá provozní teplota

Teplotní odolnost nylonu se liší podle typu polymeru, plnicí systém, Obsah vlhkosti, a stabilizační balíček.

Materiál musí vydržet nejen běžnou provozní teplotu, ale také lokalizovaná horká místa a opakované tepelné cykly.

Mezi důležité vlastnosti patří:

• Teplota odklonu tepla (HDT).
• Teplota nepřetržitého používání.
• Teplota skelného přechodu (Tg), pokud je to možné.
• Teplota tání (Tm).
• Odolnost proti tepelnému stárnutí.
• Zachování mechanických vlastností po dlouhodobém působení tepla.

Směs může vykazovat dobrý krátkodobý tepelný výkon, ale ztrácet mechanickou pevnost nebo rozměrovou stabilitu po delším vystavení zvýšeným teplotám.

Z tohoto důvodu, tepelné stárnutí a skutečné testování součástí by mělo být zahrnuto do kvalifikačního procesu.

7. Tepelně vodivý nylon vs. Hliník: Což je nákladově efektivnější?

Počáteční cena materiálu je pouze jednou částí celkových výrobních nákladů.

Hliníkové chladiče může vyžadovat extruzi, zemřít, CNC obrábění, Deburring, povrchové úpravy, a další elektrické izolační komponenty.

Tepelně vodivé nylonové chladiče lze vyrobit vstřikováním, potenciálně integruje několik funkcí do jedné části.

Srovnání výrobních nákladů

Tepelně vodivý nylon se může stát ekonomičtějším, když design integruje několik komponent, eliminuje izolační části, snižuje montážní operace, a podporuje velkoobjemovou výrobu.

Však, samotná směs může být výrazně dražší než standardní nylon, zvláště při použití pokročilých plniv.

Hliník může zůstat nákladově efektivnější pro velké chladiče vyžadující vysokou tepelnou vodivost, zvláště když je geometrie relativně jednoduchá a je vhodné vytlačování nebo tlakové lití.

Správné srovnání by mělo vycházet z celkových nákladů na součást a tepelného výkonu, nejen cena surovin.

8. Úvahy o designu při přechodu z hliníku na nylon

Pokud hodnotíte konverzi, to jsou změny designu, na kterých záleží nejvíce.

Zvětšete průřez vodivé dráhy.

Protože vodivost je nižší, součást potřebuje více materiálu v dráze vedení. Silnější stěny v blízkosti zdroje tepla, nebo vyhrazená vodicí žebra, kompenzovat nižší vodivost.

Maximalizujte plochu.

Použijte hustá pole ploutví, čepové ploutve, nebo texturované povrchy. Díky vstřikování je složitá geometrie žeber cenově dostupná.

Ovládejte anizotropii.

Orientujte bránu a směr toku tak, aby vyrovnání výplně podporovalo dominantní cestu tepelného toku.

Tam, kde je kritická vodivost v průchozí rovině, vyberte výplňový systém s více izotropním chováním nebo designem kolem omezení.

Ovládejte rozhraní.

Kontaktní odpor mezi zdrojem tepla a pouzdrem může dominovat celkovému tepelnému odporu.

Použijte tepelnou podložku, výplň mezer, nebo materiál se změnou fáze, a určit byt, čistý spojovací povrch.

Zohledněte limity tloušťky stěny.

Vysoce plněné třídy mají problém vyplnit tenké stěny na velké vzdálenosti. Pracujte s formovačem na umístění brány, Tloušťka stěny, a okno zpracování.

Design pro montáž.

Integrované šroubové nástavce, patentky, a drátěné kanály jsou hlavními výhodami lisovaných pouzder – použijte je, ale dostatečně je vyztužte v křehkých třídách s vysokým obsahem plniva.

Zvažte limity tečení a teploty.

Mechanické vlastnosti nylonu se zhoršují absorpcí teploty a vlhkosti. Potvrďte trvalou provozní teplotu a vliv vlhkosti na rozměry a pevnost.

9. Závěr

Může tepelně vodivý nylon nahradit hliník pro chladiče? Někdy ano, někdy ne – a o rozdílu rozhoduje aplikace, ne podle datasheetu.

Nejdůležitější praktická rada je tato: nevybírejte materiál podle jediného čísla vodivosti. Požádejte o hodnoty v rovině i v rovině.

Nejprve se rozhodněte izolace versus vedení. Vyvažte zatížení plniva vůči mechanickým a zpracovatelským požadavkům. A ověřit reálným měřením teploty na reprezentativním prototypu.

Nevybírejte materiál jednoduše proto, že jeho tepelná vodivost je vyšší. Vyberte si ji, protože kompletní součástka dokáže spolehlivě odvádět požadované teplo po celou dobu své životnosti.

 

Časté časté

Je tepelně vodivý nylon lepší než hliník pro LED chladiče?

Ne nutně. Hliník obecně poskytuje mnohem vyšší tepelnou vodivost a lepší šíření tepla.

Však, tepelně vodivý nylon může být vhodný pro nízké- a středně výkonné LED produkty, kde je elektrická izolace, lehká konstrukce, složitá geometrie ploutví, a integrované lisování poskytuje výhody.

Může tepelně vodivý nylon skutečně nahradit hliník v chladičích?

V některých aplikacích, Ano. Pro kryty LED s nízkým až středním výkonem, výkonové moduly, a nabíjecí skříně, kde je vyžadována izolace a povrchová plocha může být zvětšena lisováním, plněný nylon může být adekvátní.

Pro vysoký výkon, vysoký tepelný tok, nebo koncentrovaná horká místa, hliník nebo měď zůstávají nezbytné.

Jaká míra plamene je vyžadována pro pouzdra chladiče?

Mnoho krytů chladičů musí splňovat UL94 V0. Potvrďte hořlavost konkrétní třídy a ověřte ji podle skutečné tloušťky stěny použité v dílu.

Jaké konstrukční změny jsou potřeba při přechodu z hliníku na nylon?

Zvětšete průřez vodivé dráhy, maximalizovat plochu pomocí lisovaných žeber, spravovat orientaci výplně, ovládat tepelné rozhraní, a zohledňují limity tloušťky stěny a citlivost nylonu na teplotu a vlhkost.

 

Zřeknutí se odpovědnosti: Tento článek je technickým přehledem. Uvedené údaje jsou typické průmyslové rozsahy.

Hodnoty plamene UL94 jsou stanoveny v laboratorních podmínkách, a skutečný výkon závisí na konkrétní třídě, zařízení, a provozní podmínky.

Výběr materiálu a validace musí být prováděny v souladu s aktuálními národními normami a specifikacemi zákazníka.