Резиновая прокладка для транзисторов

Если честно, когда слышу про резиновые прокладки для транзисторов, первое что всплывает — это десяток коробок с браком в 2021 году, где термостойкость оказалась мифом. Многие до сих пор путают обычную техническую резину с составами для электронных компонентов, а потом удивляются, почему транзисторы 'плывут' после двух циклов нагрева.

Почему это не просто кусок резины

Вот смотрите: транзистор греется, корпус расширяется, а крепление к радиатору должно оставаться герметичным. Если прокладка дубеет или, наоборот, расползается — тепловой контакт нарушается. У нас на тестах в прошлом месяце партия от неизвестного поставщика дала усадку на 0.3 мм после 100 часов при 125°C. Результат — 12% отказов на сборке силовых модулей.

Кстати, про состав. Этилен-пропиленовый каучук (EPDM) часто рекламируют как универсальный вариант, но он не всегда совместим с силиконовыми смазками. Однажды пришлось разбирать 50 блоков управления из-за вспучивания прокладок — оказалось, технолог использовал смазку с силиконом, а в спецификации было указано 'исключить контакт с органосиликонами'. Мелочь, а обошлась в три недели простоя.

Толщина — отдельная головная боль. Казалось бы, ±0.1 мм по чертежу, но если пресс-форма изношена, резина дает неравномерную усадку. Приходится либо закладывать запас, либо точечно подбирать толщину под каждый тип корпуса. Для TO-220, например, мы используем 0.8 мм, но для SOT-223 уже 0.5 мм — иначе момент затяжки не выдерживает.

Проблемы которые не пишут в спецификациях

Вот реальный случай: заказали партию у нового китайского производителя, все тесты прошли — термостойкость, диэлектрические свойства. А через месяц пришел рекламационный акт: прокладки потрескались по кромкам. Оказалось, при транспортировке их хранили рядом с озонаторами, а резина без озоностойких добавок быстро стареет. Теперь всегда проверяем устойчивость к озону, даже если в ТУ этого нет.

Еще момент — электрическая прочность. Казалось бы, диэлектрик и есть диэлектрик, но при толщине 0.5 мм и напряжении пробоя 8 кВ/мм может оказаться, что локальные включения графита в резине создают токи утечки. Проверяем каждую партию на стенде с постепенным повышением напряжения — визуализируем пробойные точки.

Кстати, про резиновые прокладки для транзисторов часто забывают, что они должны работать в паре с теплопроводящей пастой. Если паста содержит абразивные наполнители, резина истирается при вибрациях. Пришлось разработать внутренний стандарт по совместимости материалов — теперь тестируем все сочетания.

Где мы сейчас ищем решения

Сейчас активно экспериментируем с фторкаучуком (FKM) для высокотемпературных применений. Дорого, конечно, но для инверторов с рабочей температурой до 180°C альтернатив нет. Правда, пришлось пересматривать технологию установки — FKM менее эластичен, требует точного контроля момента затяжки.

Коллеги из ООО Ланфанг Лецзя Механические Запчасти недавно показывали свои наработки по уплотнениям марки 'Шуанцзуань'. Их подход к тестированию в агрессивных средах интересен — используют методику ускоренного старения в солевых камерах. Для морской электроники это критично.

Кстати, их сайт https://www.lejiajx.ru стоит посмотреть не только из-за прокладок — там есть интересные кейсы по огнезащитным покрытиям для электрощитов. Но это уже немного другая история.

Опыт который не купишь в учебнике

Запомнил навсегда: никогда не используйте резину на основе натурального каучука для силовой электроники. Казалось бы, очевидно, но в 2020 году попались на этом — прокладки превратились в липкую массу после года работы в тепловом шкафу. Пришлось экстренно менять 3000 прокладок на подстанции.

Еще один нюанс — цвет. Черная резина содержит сажу, которая улучшает УФ-стойкость, но может проводить ток. Для высоковольтных применений иногда приходится заказывать цветные составы, хотя они дороже и менее стабильны по параметрам.

Срок хранения — отдельная песня. Резина стареет даже на складе. Максимум 2 года в оригинальной упаковке, потом дубление неизбежно. Храним в темноте при +15...+25°C, влажность не более 50%. Любое отклонение — и материал теряет эластичность.

Что в итоге работает

Для 95% применений подходит EPDM с твердостью 60-70 Shore A. Но если есть контакт с маслами — только NBR. Для экстремальных температур — силиконовые составы, но они дорогие и менее прочные механически.

Размерный ряд лучше заказывать с запасом — резать резину вручную значит гарантировать брак. Лазерная резка дает чистый край, но дороже. Штамповка экономичнее, но требует точной оснастки.

И да, никогда не экономьте на приемочных испытаниях. Простая проверка на дублирование в масле при 150°C за 2 часа выявляет 80% потенциальных проблем. Лучше потратить день на тесты, чем месяцы на устранение последствий.

Вместо заключения: о чем молчат поставщики

Большинство производителей не указывают коэффициент старения при циклическом нагреве. А это критично для резиновых прокладок для транзисторов в импульсных схемах. Приходится самим проводить ресурсные испытания — 1000 циклов от -40°C до +125°C.

Еще замечание: китайские поставщики часто экономят на вулканизирующих добавках. Внешне прокладка выглядит нормально, но при растяжении видна неоднородность структуры. Проверяем на разрывной машине выборочно из каждой партии.

И последнее: не существует универсальной прокладки. Каждое применение требует своего состава, толщины и geometry. То что работает для IGBT-модулей, не подойдет для MOSFET в корпусе D2PAK. Это боль, но с этим надо жить.