Mica VS silicone

[BrunoValente]

Mi interesserebbe conoscere l'opinione di chi ha avuto modo di sperimentare le due soluzioni su larga scala e quindi di farsi un'idea precisa sui pro e i contro.

Mi sto riferendo ai due sistemi che si utilizzano per isolare elettricamente e per favorire la conduzione termica tra il case dei semiconduttori di potenza e i dissipatori.

Gli isolatori di mica + pasta termica sono scomodi, fragili nel maneggiarli e sporchi e la pasta con il tempo tende a seccarsi ma non so se a questo corrisponda un degrado delle prestazioni.

Gli isolatori di silicone sono senz'altro più comodi e puliti ma non mi è chiaro se termicamente siano ugualmente efficaci e inoltre ho letto da qualche parte che con il tempo possono degradare ma non ho capito se termicamente o elettricamente o entrambi.

[mir]

Nel mio piccolo,in luogo della troppo fragile mica ho optato in seguito ed attualmente per la pasta, senza riscontrare alcun problema nel tempo, parimenti nei dispositivi sui quali ho potuto intervenire relativamente ai semiconduttori di potenza ho sempre riscontrato l'utilizzo di pasta, che a giudicare dal tempo di lavoro degli stessi dispositivi mi è sembrata sempre in buono stato.

[alev]

Personalmente uso quasi esclusivamente mica+pasta perché mi pare più adatto in caso di lievi irregolarità delle superfici ma, facendo recupero di componenti elettronici, nelle apparecchiature più recenti ho trovato più spesso il silicone, da cui la mia supposizione che in termini di efficacia non ci siano differenze

[BrunoValente]

Nel mio piccolo,in luogo della troppo fragile mica ho optato in seguito ed attualmente per la pasta, senza riscontrare alcun problema nel tempo, parimenti nei dispositivi sui quali ho potuto intervenire relativamente ai semiconduttori di potenza ho sempre riscontrato l'utilizzo di pasta, che a giudicare dal tempo di lavoro degli stessi dispositivi mi è sembrata sempre in buono stato.

Ciao mir, potresti spiegarti meglio? utilizzi la pasta al posto della mica? di che tipo di pasta si tratta?

[mir]

Ciao BrunoValente.
Si utilizzo la pasta termo conduttiva,un prodotto che ho acquistato in un negozio di componentistica elettronica, GBC, non ho caratteristiche da indicarti del prodotto, la targhetta adesiva sul contenitore (siringa) è andata persa, ma immagino sia una comune pasta di miscela di olii sintetici.

[alev]

Sono andato a prendere il tubetto e leggo

Silicone Heat Transfer Compound - Contents: 28.4 grams

(La marca è Unick)

Quindi penso che il silicone la faccia da padrone, in un modo o nell'altro

[speedyant]

La mica, se ben ricordo,serviva/serve per le proprietà isolanti lato "elettrico". Ora si deve "suppore" che un qualsiasi altro materiale che unisca proprietà isolanti dal punto di vista elettrico e buone capacità di "trasferimento termico" sia adatto. Nei pochi progetti dove si doveva dissipare calore io tentavo sempre di evitare la mica, sdoppiando magari gli elementi dissipanti con "alimentazioni icompatibili", tipico esempio gli integrati 780x e 790x...

[elektronik]

Io ho una buona esperienza sia con la mica "non di mia moglie" sia con il silicone. personalmente posso garantirvi che con la mica non ho mai avuto problemi se non il solo fattore di fragilità della stessa. Il silicone e flessibile e meno soggetto a rottura se costretto a stress meccanico. Alla mica gli darei 5 stelle cosa che non farei per il silicone. A causa delle alte temperature in gioco spesso si deteriora si attacca al componente e qualche volta si fora. Per es.: se dovessi costruire un amplificatore per chitarra preferirei mettere la mica perché oltre a darmi più sicurezza mi sembra più professionale, quindi quella che ho me la conservo gelosamente.

[Brianz]

Dipende se si deve isolare elettricamente il semiconduttore da dissipatore oppure no.

La mica o la plastica termo conduttiva hanno essenzialmente una finalità di isolamento e da questo punto di vista le due soluzioni sono altrettanto buone.
Industrialmente nella produzione si preferisce la plastica (silicone) perché compensa meglio le irregolarità superficiali, è disponibile in sagome, tubi, cappucci, fogli e, essenzialmente, costa molto meno della mica.
La mica ha caratteristiche migliori (se sottile) costa di più, è più rigida ed accoppia meno bene le superfici per cui è preferibile aggiungere un compound termoconduttivo (cosa che ha il problema di sporcare se non è maneggiato con cura).
Comunemente si usa un 0.34-0.45°C/W per il silicone a seconda di spessore e produttore e 0.4 per la mica (0.05mm senza compound - aumenta con l'aumento dello spessore).
Dove occorre un elevato isolamento si usano sagome di biossido di berillio (elevatissimo isolamento, buona conducibilità termica, costo considerevole)

Dal punto di vista della temperatura, non esiste alcun problema: stiamo parlando di semiconduttori che hanno un Tj max di 150°C, il che vuol ditre che a 75°C di package sono già al limite. Se le miche (muscovite) regge molte centinaia di gradi, una discreta plastica tiene tra i 200 e i 25°C, ovvero ad un punto in cui il silicio è già fuso da lungo tempo e che il dissipatore non potrà mai raggiungere.

Esistono altre soluzioni molto comode ed efficaci, come sagome pre trattate su tentrambi i lati con compound che sporcano molto meno del fatelodavoi, ma sono in rotoli e pensate per la produzione.

Se non c'è necessità di isolamento, né mica né plastica hanno senso.
La soluzione ideale è il compound termo conduttivo che dimezza o più la resistenza termica di accoppiamento tra package e radiatore.
Da tenere presente che i compound termici non sono dei buoni conduttori elettrici, ma non sono minimamente degli isolatori. Lo scopo dei compound è quello di migliorare la superficie tra package e radiatore riempiendo i micro spazi di aria tra i due metalli.

Le paste termo conduttive non sono tutte uguali. Quelli bianchi sono siliconici o non siliconici, con ossidi metallici (Zn) o riempimento inorganico. Quelli colore metallico possono avere riempimento in Ag. In questo caso costano di più ma hanno migliori caratteristiche.
A seconda del prodotto, possono andare andare da 0.5W a 1.2 W/mK. Come marche Dow Corning, Fischer, Arctic Silver.

Ag o Zn o sintetico dipende essenzialmente dalla superficie di contatto: se è grande può non essere necessari spendere per l'argento; l'opposto se la superficie è piccola e il calore da spostare è molto ed occorre sfruttare ogni possibilità.
Comunque ne serve talmente poca che, per uso hobbistico, non ci sono problemi.

Altri modi di accoppiamento senza isolamento, al posto delle paste termo conduttive, sono fogli di rame o di al morbidi. Di solito si usano con superfici medio grandi. Dipende dal costo, dalla quantità e da dove vanno posti e come viene montato il semiconduttore.

Trovi interessanti info sui siti di Keystone, Fischer, AAVID, Dow Corning.

Anche se la dissipazione del calore dipende da una molteplicità di fattori che spesso non si considerano, come ad esempio il modo con cui il semiconduttore è fissato meccanicamente al dissipatore, l'uso dei compound termici migliora di molto il passaggio del calore, sia usato con isolatori che senza.

[BrunoValente]

Ciao BrunoValente.
Si utilizzo la pasta termo conduttiva,un prodotto che ho acquistato in un negozio di componentistica elettronica, GBC, non ho caratteristiche da indicarti del prodotto, la targhetta adesiva sul contenitore (siringa) è andata persa, ma immagino sia una comune pasta di miscela di olii sintetici.

Sì ma immagino ti stia riferendo solo a quei casi dove non serve l'isolamento elettrico, altrimenti continuo a non capire.

Ovviamente, se non serve l'isolamento elettrico non hanno senso né la mica né il silicone.