Паста для з’єднання елементів силових схем напівпровідникових перетворювачів

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 доступной величиной токовых и тепловых нагрузок преобразователя, что влияет на КПД полупроводниковых преобразователей. Известно использование паст для обеспечения электрического и теплового контакта между элементами силовых схем полупроводниковых преобразователей [1]. Однако, используемые "Сополимер-3" или "ЦИАТИ М" 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 [2]. Известная паста имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: 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 (1) при следующем соотношении компонентов, мас.%: Дендритная форма ("ежик") порошка медного способствует тому, что частицы меди продавливают поверхностную окисную пленку соприкасающихся элементов силовых схем, обеспечивая надежный электрический контакт. В целом, введение в состав известной пасты порошка медного электролитического, состоящего из частиц дендритной формы, с указанным в формуле изобретения соотношением компонентов, повышает ее электропроводность и улучшает теплопроводность. Это 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 теплового контактного сопротивления в зависимости от содержания порошка медного; на фиг.2 изменение электрического контактного сопротивления в зависимости от содержания 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°C 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 пасты, вследствие чего она плохо позволяет зазор; б) при увеличении содержания в пасте медного порошка и окиси цинка сверх установленных формулой изобретения увеличивает зазор между контактирующими поверхностями, что приводит к росту контактного электрического и теплового сопротивлений. В сравнении с известной, предлагаемая паста характеризуется лучшей электрои теплопроводностью, что обеспечивает значительное (в сотни раз) уменьшение электрического сопротивления и снижение на 10 12% теплового контактного сопротивления. Это позволяет реализовать цель изобретения повысить электрическую и тепловую нагрузки силовых полупроводниковых преобразователей.