Пленка полиимидная ПМ-1ЭУ — Изолит Трейд
20.04.2021.
Полиимидные пленки (ПМ) универсальный материал, отличающийся высокой термической стойкостью и механическими свойствами. Среди всего ассортимента полимерных пленок ПМ не только самая высокотемпературная, но (что важно) имеет качественные электроизоляционные характеристики.
ПМ не деформируется в широком температурном диапазоне, имеет отличные характеристики износа и низкой ползучести. Принадлежность к антифрикционным изделиям означает что материал, обладает низким уровнем трения (уменьшает трение других деталей). Среди прочих «комплиментов» производитель выделяет стойкость к химическим веществам (маслам, растворителям и пр.) и радиационному излучению. Разрушить структуру ПМ может концентрированная кислота или щелочь.
Характеристики и преимущества
Пленка полиимидная ПМ-1ЭУ изготавливается в рулонах (роликах) шириной от 12,5 мм до 1 метра. Толщина 12±1 (20±2), предельное электросопротивление — 5*1014.
Производственные характеристики, которым должна соответствовать пленка полиимидная ПМ-1ЭУ содержатся в ТУ 6-05-20-15. Изготовленная по этим техническим условиям пленка используется при производстве конденсаторов на рабочую t до 250oС, в интегральных схемах и мембранах ультразвуковых датчиков. Благодаря электризоляционным характеристикам ПМ применяется для изолирования электрических машин. Температура использования материала от -60oС до +220oС.
Пленка полиимидная ПМ-1ЭУ имеет ярко выраженные физико-механические преимущества:
- эластичность в большом температурном диапазоне;
- низкая ползучесть и антифрикционные качества;
- прочность и сравнительно долгий срок службы;
- химическая и радиационная стойкость.
Цвет изделия может быть в градации от темно-желтого до ярко-желтого, наружность не имеет заметных невооруженным глазом вкраплений.
Пленка полиимидная (ТУ6-05-2015-86) ПМ-1ЭУ имеет зарубежные аналоги Kapton HN и Apikal HN, однако их практическое использование является дорогостоящей и нецелесообразной заменой, ввиду похожих эксплуатационных характеристик.
Покупка и консультация на сайте
Компания «Изолит Трейд» осваивает отечественный рынок полимерного сырья с 2011 года, на сегодняшний день являясь успешным долгожителем сегмента. Сотрудники ежедневно работают над модернизацией сервиса и индивидуальными предложениями для новых и проверенных партнеров. Склад содержит большой объем материала на хранении, благодаря чему процент просрочки и ожидания сводится к практическому нулю. Мы имеем долгий и плодотворный опыт сотрудничества с грузовыми и транспортными компаниями.
Пленка полиимидная ПМ-1ЭУ доставляется по всем регионам России, странам таможенного союза и СНГ. Совершить покупку можно в один клик мышкой, просто заполнив форму Обратный звонок. Менеджер посоветует подходящий к заказу материал, подберет ассортимент к каждому бюджету и сделает выгодное адресное предложение. Наше информационное сопровождение длится с момента звонка и до получения доставки (разгрузки товара).
Компания «Изолит Трейд» отвечает за качественную упаковку и полный пакет сопроводительной документации (сертификаты, ТУ). Партнеры успешно работают с нами на протяжении многих проектов, ценя созданные коллективом условия: широкий ассортимент, строгий контроль качества и готовность к диалогу. Мы думаем об успехе вашего предприятия, обеспечивая доставку бесплатных тестовых образцов. Десятилетняя работа позволила нам возглавить список наиболее успешных производителей ПЭТ пленок — и эта история побед только начинается.
Полиимидная пленка для электроизоляции, производство электроизоляционной пленки из полиимида
Полиимидная пленка для электроизоляции сегодня — один из самых востребованных материалов в области изготовления и ремонта различных электромашин, приборов, а также механизмов. Купить ее можно в ООО «Изотэкс», цена продукции может быть указана менеджером по телефону или электронной почте.
Производство электроизоляционной пленки из полиимида — процесс сложный и требующий современного профессионального оборудования. В данном случае используется метод полива из полиимидного лака, который получают в растворе диметил-формамида. Этот материал имеет достаточно высокие физико-механические характеристики.
Преимущества ПМ-пленки:
- высокая степень огнестойкости;
- возможность эксплуатации при температурных показателях до +350 °C;
- отсутствие дыма под влиянием температуры до +1000 °C;
- способность сохранять хорошую степень эластичности и прочности в разных условиях;
- стойкость к появлению грибков.
Для данных пленок характерна низкая теплопроводность, сохранение эластичности в максимально широком диапазоне температур. Необходимо отметить достаточную долговременную и усталостную прочность, а также невысокий показатель ползучести. Полиимидные электроизоляционные материалы не деформируются, не приходят в негодность под влиянием щелочных и кислотных сред с высокой концентрацией. Пленка противостоят воздействию масел, растворителей и различных агрессивных веществ. Изделие является прозрачным, однако его оттенок варьируется в зависимости от толщины, начиная с желтоватых тонов и заканчивая коричневыми.
Основные области применения материала:
- изготовление мембран, защитных чехлов;
- антикоррозийная и антиадгезионная защита, футеровка емкостей и т.д.;
- авиационная техника;
- строительство;
- электроника и радиотехника;
- топливно-энергетический комплекс;
- химзащита;
- упаковка;
- кабельная промышленность.
Радиационная стойкость серьезно расширяет сферу использования материала. ПМ-пленка применяется как изоляционный материал в радиомеханике, авиации, электротехнике, а также во многих других сферах промышленности. Это дает возможность повысить удельную мощность, а также долговечность различных приборов, механизмов и машин. Полиимидная пленка позволяет повысить допустимые температурные показатели при эксплуатации различных механизмов.
Данный материал прекрасно металлизируется. Он востребован при изоляции обмоток различных моторов, свинцовых кабелей в погружных насосах, при изготовлении схем интегрального типа и элементов с фольгой. Нередко пленку применяют для обустройства мембран, тяговых ремней для скоростных принтеров, при производстве магнитных лент и печатных схем. Также она используется в герметизации сосудов и при создании дублированных материалов.
Кроме того, успешно идут продажи этого материала из полиимида для спорта и туризма, поскольку велик спрос на палатки, которые могут спокойно выдерживать температурную нагрузку вплоть до – 60 градусов по Цельсию. Мы готовы рассказать вам больше о возможностях и особенностях применения нашей продукции – для этого вам нужно обратиться за консультацией к нашим специалистам. Также у нас можно купить и другие гибкие электроизоляционные материалы.
Помимо других марок полиимидных материалов, в нашем ассортименте представлена и фторопластовая пленка. Она обладает высокой адгезивной прочностью и может использоваться в оборудовании, постоянно работающем в температурном режиме от -60 до + 230 С. Если вы хотите узнать, для каких случаев рекомендуется заказать именно ПМФ, мы обязательно вам сообщим эту и любую другую интересующую вас информацию о нашей продукции.
Для того чтобы купить полиимидную пленку в любом количестве по стоимости производителя свяжитесь с нами по номеру телефона в г. Москва +7(499) 301-67-70.
Использование полиимидной пленки для цифровых изоляторов
к
Баосин Чен и
Сомбель Диахам
Скачать PDF
Аннотация
Цифровые изоляторы
обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными оптронами с точки зрения
высокая скорость, низкое энергопотребление, высокая надежность, малый размер, высокая степень интеграции,
и простота использования. Миллиарды цифровых изоляторов, использующих микротрансформаторы, были
широко применяется на многих рынках, включая автомобилестроение, промышленную автоматизацию,
медицинские и энергетические. Что необходимо для высоковольтных характеристик этих
цифровые изоляторы представляют собой полиимидные пленки, нанесенные между верхней спиралью
обмотка и нижняя спиральная обмотка для многообмоточных трансформаторов. В этом
статья, конструкция цифрового изолятора с использованием полиимидных пленок в качестве изоляционных слоев
будет рассмотрено. Чтобы соответствовать различным стандартам безопасности, таким как UL и VDE, цифровые
изоляторы должны удовлетворять различным требованиям к высоким напряжениям, таким как короткое замыкание.
выдерживаемое напряжение, импульсное напряжение и рабочее напряжение. Полиимидное старение
было изучено поведение при различных формах сигналов высокого напряжения, таких как переменный или постоянный ток,
а рабочее напряжение изолятора экстраполируется на срок службы полиимида.
модель. Структурные усовершенствования для увеличения срока службы полиимида при высоком напряжении будут
также обсуждаться.
Введение
Изоляция между компонентами схемы обычно требуется для безопасности и/или передачи данных.
соображения целостности. Например, изоляция защищает чувствительные компоненты схемы и человеческий интерфейс на стороне системы от опасных уровней напряжения.
присутствуют на стороне поля, где более надежные компоненты, такие как датчики и
исполнительные механизмы находятся. Изоляция также может устранить синфазные шумы или заземление.
петли, влияющие на точность сбора данных. В то время как оптопары предоставили
изоляция на десятилетия, они имеют существенные ограничения в плане низкой скорости,
высокое энергопотребление и ограниченная надежность. Их низкая пропускная способность и долгий
задержки распространения представляют собой серьезные проблемы в удовлетворении постоянно растущего
требования к скорости для многих изолированных соединений полевых шин, таких как RS-485
в системах промышленной автоматизации.
Их высокое энергопотребление из-за светодиодов накладывает значительные ограничения на
общий бюджет мощности системы в отраслевых системах с ограниченной мощностью, таких как технологические
управление системами от 4 мА до 20 мА. В качестве коэффициента передачи тока для оптронов
со временем ухудшается, особенно при высоких температурах, не соответствует надежности
потребности в требовательных приложениях, таких как автомобильная промышленность.
Цифровые изоляторы устраняют штрафы, связанные с изоляцией, и обеспечивают
убедительные преимущества перед оптопарами с точки зрения высокой скорости, низкой мощности
потребление, высокая надежность, небольшой размер, высокая степень интеграции и простота использования. Цифровой
изоляторы на микротрансформаторах 1,2 позволяет интегрировать несколько трансформаторов
и другие необходимые функции схемы. Сложенные спирали, используемые в цифровых изоляторах
обеспечивают плотную магнитную связь между верхней катушкой и нижней катушкой, и очень
небольшая связь между спиралями рядом. Это позволяет интегрировать несколько каналов
с небольшими помехами между каналами. Магнитная связь между верхней
спираль и нижняя спираль зависит только от размера и разделения. В отличие от текущего
коэффициент передачи для оптронов не ухудшается со временем, что приводит к
высокая надежность этих цифровых изоляторов на основе трансформаторов. Эти трансформаторы
имеют собственную резонансную частоту от нескольких сотен МГц до нескольких ГГц, и их можно
используется для реализации цифровых изоляторов от 150 Мбит/с до 600 Мбит/с. С высоким коэффициентом качества
более 10 для этих трансформаторов, потребляемая мощность для этих цифровых изоляторов
на порядки ниже, чем у оптронов.
Оптопары, показанные на рис. 1, основаны на формовочном компаунде толщиной несколько миллиметров.
между кристаллом светодиода и кристаллом фотодиода для достижения изоляции. Для цифровых изоляторов на основе трансформаторов, показанных на рис. 2, характеристики изоляции в основном ограничены.
слоями полиимида толщиной от 20 мкм до 40 мкм, расположенными между верхним и
нижние катушки микросхем микротрансформаторов. Мы подробно рассмотрим
конструкция этих изоляторов, методы нанесения этих полиимидных пленок,
характеристик полиимидных пленок, характеристик высокого напряжения и старения
поведение цифровых изоляторов.
Рис. 1. (а) Схема оптопары и (б) поперечное сечение корпуса оптопары.
Рис. 2. (а) Цифровой изолятор в пластиковом корпусе и (б) поперечное сечение трансформатора.
Применение полиимидной пленки для цифровых изоляторов
Полиимид представляет собой полимер, состоящий из имидных мономеров. Полиимид используется в качестве
изоляционный материал во многих цифровых изоляторах по ряду причин, в том числе
отличная прочность на разрыв, термическая и механическая стабильность, химическая стойкость, устойчивость к электростатическому разряду и относительно низкая диэлектрическая проницаемость. Помимо хорошего высокого напряжения
производительность, полиимид обладает отличными характеристиками электростатического разряда, способными выдерживать
События EOS и ESD, превышающие 15 кВ. 3
Во время электростатических разрядов с ограничением энергии полиимид
полимер поглощает часть заряда с образованием устойчивых радикалов, прерывающих
лавинообразный процесс и сбрасывает часть заряда. Другие диэлектрические материалы
такие как оксид, как правило, не обладают этой устойчивостью к электростатическому разряду и могут
перейти в лавину, как только уровень электростатического разряда превысит диэлектрическую прочность, даже если
Энергия электростатического разряда низкая. Полиимид также обладает высокой термической стабильностью с потерей веса.
температура более 500°С и температура стеклования около 260°С.
полиимид также обладает высокой механической стабильностью с пределом прочности более 120 МПа.
и высокое упругое удлинение более 30%. Несмотря на высокое удлинение, полиимид
не деформируется легко, потому что модуль Юнга составляет около 3,3 ГПа.
Полиимид обладает превосходной химической стойкостью, что является одной из причин его
широко используется для изоляционных покрытий кабелей высокого напряжения. Полиимидные пленки могут быть
покрытие на подложках полупроводниковых пластин, а также высокая химическая стойкость
помогает облегчить обработку ИС поверх полиимидных слоев, например, покрытие золотом
используется для создания i Муфта ®
катушки трансформатора. Наконец, толстые полиимидные пленки с
диэлектрическая проницаемость 3,3, хорошо работает с трансформатором Au малого диаметра
катушки для минимизации емкости через изолирующий барьер. Большинство i Соединительные изделия
имеют емкость менее 2,5 пФ между входом и выходом. Из-за этих
характеристики, полиимид все чаще используется в приложениях микроэлектроники,
и это отличный выбор в качестве изоляционного материала для высоковольтного соединителя i .
цифровые изоляторы.
Конструкция и изготовление цифрового изолятора
Цифровой изолятор состоит из трех основных компонентов: соединительный элемент изолирующего барьера, изоляционный материал и схемы сигнализации через изоляцию.
барьер. Изоляционный материал используется для изоляционного барьера для достижения определенного
рейтинг изоляции, а рейтинг изоляции в основном зависит от диэлектрической прочности
и его толщина. Существует два основных типа диэлектрических материалов: органические, такие
как полиимид, так и неорганические, такие как диоксид кремния или нитрид кремния. И оксид, и
нитриды обладают превосходной диэлектрической прочностью от 700 В/мкм до 1000 В/мкм. Однако,
им присуще высокое напряжение для предотвращения образования пленки толщиной от 15 мкм до 20 мкм.
надежно формируется в больших масштабах современная микросхема. Другое ограничение для органических
пленки в том, что они подвержены электростатическому разряду; незначительное перенапряжение по напряжению
привести к катастрофическому лавинному сходу. Органические пленки, такие как полиимид, состоят
длинных цепей C-H, а небольшое событие электростатического разряда с ограниченной энергией может нарушить некоторые локальные
Связи C-H без ущерба для структурной целостности материала, и они, как правило,
гораздо более устойчивы к электростатическим разрядам. Полиимид не выгодно отличается от оксида или нитрида.
по диэлектрической прочности — от 600 В/мкм до 800 В/мкм. Однако с
присущее низкое напряжение пленки, гораздо более толстые полиимидные слои от 40 до 60 мкм
могут быть экономически сформированы. Полиимидные пленки толщиной 30 мкм обеспечивают выдерживаемое напряжение в
диапазон от 18 кВ до 24 кВ, что лучше, чем оксид 20 мкм с выдерживаемым напряжением
в диапазоне от 14 кВ до 20 кВ. Для приложений с надежной защитой от электростатического разряда и высокой
способность выдерживать напряжение при импульсных напряжениях, таких как те, которые присутствуют во время
ударов молнии изоляторы на основе полиимида являются наиболее надежным выбором.
Коммерческие полиимидные пленки доступны в виде фоторезиста, который наносится
на пластинах с хорошо контролируемой толщиной, а затем с рисунком со стандартным
процессы фотолитографии. Вот блок-схема процесса, показанная на рисунке 3 для
разделительные трансформаторы, используемые для цифровых изоляторов. Пластина CMOS с верхней частью
металлический слой, образующий нижнюю катушку, покрыт первым фоточувствительным
полиимида, а полиимидный слой формируется с помощью фотолитографии.
затем полиимид термически отверждают для достижения высокого структурного качества. Верхняя катушка
наносится слой, после чего наносится второй полиимидный слой, наносится рисунок и
отвержден для формирования капсулы для верхней катушки. Поскольку нанесенный полиимид
пленки не содержат пустот, как показано на рис. 4, и не подвержены коронному разряду.
разряда, трансформаторные устройства также демонстрируют хорошие характеристики старения и работают
хорошо при постоянном напряжении переменного тока и постоянном напряжении.
Рис. 3. Технологическая схема изолирующего трансформатора.
Рис. 4. Поперечное сечение изготовленного изолирующего трансформатора.
Высоковольтные характеристики цифровых изоляторов
Класс изоляции определяется максимальным выдерживаемым напряжением в течение 1 мин.
продолжительность в соответствии с UL 1577. Для производственных испытаний цифровые изоляторы были протестированы
в течение 1 секунды при 120% их номинального напряжения. Для 2,5 кВ, среднеквадратичное значение, 1 мин., цифровое
изоляторов, эквивалентное производственное испытание составило 3 кВ (среднеквадратичное значение) в течение 1 секунды. Для практических
приложений, есть два важных параметра производительности высокого напряжения.
Один из них — максимальное рабочее напряжение, при котором изоляция должна быть неповрежденной.
в течение всего срока службы при непрерывной работе переменного или постоянного тока. Например, согласно VDE 0884-11,
срок службы изоляторов с усиленной изоляцией при 120% номинального напряжения
должен быть больше 37,5 лет при частоте отказов 1 ppm. В качестве примера, если
номинальное рабочее напряжение усиленного цифрового изолятора 1 кВ действующее, срок службы при
Среднеквадратичное значение 1,2 кВ должно быть больше 37,5 лет при частоте отказов 1 ppm. Сходным образом,
срок службы изоляторов с основной изоляцией при 120 % номинального напряжения
должен быть лучше, чем 26 лет с отказом 1000 частей на миллион. другой важный
Спецификация приложения — это максимальное переходное напряжение изоляции, при котором часть
нужно выжить. Формы переходных тестовых сигналов могут различаться, и пример формы сигнала
согласно EN 60747-5-5 или IEC 61010-1 показано на рисунке 5. Его время нарастания от 10%
до 90% составляет около 1,2 мкс, а время спада от пика до 50% составляет 50 мкс. Этот
намеревается имитировать состояние молнии, поэтому важно, чтобы изоляторы
иметь надежную производительность при перенапряжении, чтобы быть надежным в полевых условиях. Устойчивость к электростатическому разряду
важный атрибут для полупроводниковых устройств, а также высокая производительность при перенапряжении
подразумевают отличные характеристики ESD.
Рис. 5. Форма волны теста на перенапряжение IEC 61010-1.
Характеристика полиимидных пленок
На рис. 6 показаны основные собственные электрические свойства полиимида с центрифугированием.
пленки, измеренные на уровне пластины. С одной стороны, объемная проводимость полиимида на постоянном токе
показывает очень низкие значения около 10 -16 См/м в диапазоне приложенного электрического поля
до 40 В/мкм, но оставаясь достаточно низким, по крайней мере, до 150 В/мкм. С другой
С другой стороны, поле пробоя полиимидных пленок на переменном токе имеет минимальное значение
450 В среднекв./мкм при 60 Гц. Все это делает полиимидные пленки с центрифугированием очень хорошими.
изоляционные материалы для надежных цифровых изоляторов.
Рис. 6. Основные собственные электрические свойства полиимидных пленок с центрифужным покрытием, измеренные на уровне пластины: (а) проводимость при постоянном токе в зависимости от электрического поля и (б) распределение поля пробоя при переменном токе.
На Рисунке 7 показаны импульсные характеристики изоляторов из полиимида толщиной 30 мкм.
фильмы. Эти изоляторы пройдут испытания на перенапряжение до 18 кВ, а первый отказ
напряжение 19 кВ для отрицательного импульса и напряжение первого отказа 20 кВ для
положительный пульс.
Рис. 7. Импульсные характеристики изоляторов с полиимидной пленкой толщиной 30 мкм.
Полиимидные пленки Старение
Срок службы полиимида
изучен посредством испытания на выносливость при высоком напряжении. Любой изолятор,
при достаточном времени и напряжении сломается. Пример установки показан на
Рис. 8. Несколько деталей электрически соединены параллельно, и несколько групп
деталей подвергается воздействию различных высоких напряжений от высоковольтных источников питания,
и блок переключения/измерения, такой как Agilent 34980 вместе с ПК можно
используется для контроля времени выхода из строя единиц. Это может быть время
процесс потребления, при котором выход из строя устройств может занять от нескольких дней до месяцев.
Рис. 8. Экспериментальная установка для испытания на выносливость при высоком напряжении.
Распределения времени до отказа можно анализировать с помощью графиков Вейбулла,
как показано на рисунке 9. Группы из 16 деталей подвергались нагрузке при шести различных напряжениях.
где каждая группа образует довольно приличное распределение Вейбулла. Через Вейбулла
графики, среднее время до отказа (MTTF) или время до отказа при определенной частоте отказов, например
как 1 ppm можно оценить. Очевидно, что время до отказа при высоких напряжениях занимает много времени.
меньшее время по сравнению с низким напряжением. Согласно VDE 0884-11, от наименьшего до
максимальное значение MTTF должно охватывать не менее двух порядков, а при наименьшем
испытательное напряжение, время до отказа 63 % должно быть больше 1E7 секунд или
около 116 дней. Рисунок 9показывает, что наборы данных, сгенерированные при этих шести напряжениях
соответствовать этим требованиям.
Рис. 9. Распределение Вейбулла для изоляторов из полиимида толщиной 20 мкм.
Для экстраполяции рабочего напряжения на график наносится время до отказа в зависимости от стрессового напряжения.
Для основной изоляции рабочее напряжение определяется по напряжению с 20%
снижение номинальных характеристик, если время до отказа или срок службы при 1000 ppm превышает 24 года.
Аналогичным образом, для усиленной изоляции рабочее напряжение определяется по напряжению со снижением номинальных характеристик на 20 %, когда срок службы при 1 ppm превышает 30 лет
Основным механизмом пробоя является инжекция заряда в результате
прямое воздействие электронов от электродов на участки поверхности полиимида.
Процесс разрушения начинается с инжекции зарядов на поверхность полиимида.
в условиях HV ac . Заряды могут попасть в какую-нибудь локальную ловушку.
площадки на поверхности. Попав в ловушку, энергия высвобождается, что вызывает локальные
механическое напряжение из-за накопленной электростатической энергии. Через квант
процесса активации, это напряжение в конечном итоге вызовет локальные свободные объемы (пустоты
или микротрещины), которые действуют как более локальные ловушки. Если HV ac остается длинным
достаточно, этот процесс приведет к продолжающейся деградации изоляции и
в конечном итоге электрический пробой.
По данным термодинамического анализа срок службы, л, 4
можно выразить так, как показано
в уравнении 1:
Где Е т
– пороговое поле, при котором инжекция заряда не произойдет, а m и
n — константы масштабирования.
Данные о выносливости HV ac для i Соединительные устройства были проанализированы в соответствии с
процедура, указанная стандартом ANSI/IEEE 930-1987, «Руководство IEEE по статистическому
Анализ данных о стойкости к напряжению электрической изоляции», и следует следующее.
Это феноменологическое соответствие, показанное в уравнении 2, использовалось для нахождения наихудшего случая.
срок службы, потому что он не предполагает порогового поля, как указано термодинамическим
модель. Продолжительность теста HV становится недопустимо большой, если мы пытаемся
измерить пороговое поле. Уравнение 2 использовалось для моделирования времени до отказа для
Рис. 10. Как видите, модель достаточно хорошо соответствует данным.
Рис. 10. График наработки на отказ изоляторов из полиимида толщиной 20 мкм.
Мы также заметили, что срок службы устройств i Ответвители при постоянном или однополярном переменном токе
намного дольше, чем при биполярном переменном токе; это как минимум два порядка
величина выше. Для униполярных сигналов захваченные заряды имеют тенденцию формировать
область внутреннего барьера поля вокруг электродов, предотвращающая дальнейшую инжекцию
заряда в полиимид, как показано на рисунке 11. При биполярной форме волны переменного тока
инверсия поля предотвратит образование этого барьера устойчивого поля, а
захваченные области будут продолжать развиваться в полиимид и в конечном итоге приведут к
электрический сбой. SiO 2 , с другой стороны, имеет тенденцию к снижению срока службы
для постоянного или однополярного переменного тока.
Рис. 11. Область полевого барьера с нулевым суммарным электронным полем, образованным захваченными зарядами.
Срок службы, показанный на рис. 10, основан на биполярных сигналах переменного тока для наихудшего случая. ВН
срок службы еще больше для однополярных сигналов переменного или постоянного тока. Описанные модели
в этой статье относятся к полиимидной изоляции и не имеют отношения к изоляторам
которые используют изоляторы SiO 2 в качестве основного средства изоляции. Так же и модели
которые предсказывают время жизни HV SiO 2 Цифровые изоляторы на основе не имеют отношения к
изоляционные системы на основе полиимида.
На рис. 12 показано сравнение срока службы однополярного и биполярного
полиимидные пленки. Как видно, пиковое напряжение напряжения для однополярного тока составляет около
в два раза больше пикового стрессового напряжения для биполярного переменного тока за то же время до отказа.
По сути, срок службы зависит от размаха, а не от пика.
Напряжение напряжения для полиимидных пленок.
Рис. 12. Сравнение времени до отказа для биполярного и однополярного преобразователя переменного тока.
Структурные улучшения полиимидных пленок
Для повышения выносливости полиимида к высокому напряжению, барьер для инжекции заряда
можно использовать, как показано на рис. 13. 5,6 Предпочтительно, чтобы барьер инжекции заряда
используйте оксид или нитрид с большой шириной запрещенной зоны и высокой диэлектрической проницаемостью. Высота
диэлектрическая проницаемость поможет уменьшить электрическое поле вблизи электрода, а
большая запрещенная зона повышает энергетический барьер для инжекции заряда.
Рис. 13. Разделительный трансформатор (а) без и (б) с нитридным барьером инжекции заряда.
Для анализа инжекции заряда для данной системы изоляции можно использовать зонную диаграмму.
начертите, как показано на рисунке 14. Четыре основных материала для системы изоляции
на рис. 13 показано золото, материал верхней части катушки; полиимид, изоляционный материал
между верхней катушкой и нижней катушкой; оксид, барьер инжекции заряда; и
TiW, затравочный слой под Au. Инжекцию заряда из Au или TiW в полиимид или оксид для электронов или дырок можно рассчитать по зонной диаграмме
.
Рис. 14. Зонная диаграмма инжекции заряда.
На рис. 15 представлены зарядные токи во времени для полиимида и полиимида.
с барьерами инжекции SiN, измеренными при 1000 В. Ток в установившемся режиме
при введении барьера SiN снижается более чем в 5 раз по сравнению с
только полиимида. Это свидетельствует о значительном снижении заряда.
процессы впрыска, которые, как известно, ответственны за электрическое старение
с сильным электрическим полем.
Рис. 15. Сравнение зарядных токов для полиимида и полиимида с инжекционным барьером SiN до 1 кВ.
На рис. 16 показано время до отказа (испытания HVE) в зависимости от приложенного напряжения переменного тока от
от 1 кВ до 3,5 кВ при 60 Гц для изоляторов с полиимидными и полиимидными/SiN-барьерами в конфигурации с одним кристаллом. Срок службы при 50% и экстраполяция
при 1 ppm набора данных представлены. Более того, для обоих случаев экстраполированный
указаны рабочие напряжения при 30-летнем сроке службы. Цифровые изолирующие устройства с
полиимидная изоляция имеет среднеквадратичное рабочее напряжение 400 В, а улучшенная
конструкция, включающая барьеры для инъекций SiN, показывает >900 В среднеквадратичное рабочее напряжение при 1 ppm
(750 В действ. после снижения напряжения на 20 %). На основе сравнения анализа на уровне пластин,
разумно отнести улучшение срока службы и рабочего напряжения к
Инъекционные барьеры SiN между полиимидными и металлическими катушками. Эти тонкие слои SiN,
путем уменьшения инжекции биполярного заряда в начале формирования объемного заряда,
уменьшить электрический ток, уменьшить связанные с этим тепловые эффекты и, весьма вероятно,
увеличить срок службы при заданном напряжении.
Рис. 16. Сравнение времени до отказа для полиимидных изоляторов с барьером инжекции заряда SiN и без него.
Заключение
Полиимидные пленки
обладают превосходными характеристиками при высоких напряжениях от импульсных перенапряжений.
к их стойкости к высоким напряжениям. Эти фильмы были охарактеризованы и
поведение при старении может быть дополнительно улучшено за счет барьера инжекции заряда с
большая диэлектрическая проницаемость и большая ширина запрещенной зоны. Полиимидная пленка используется для цифровых
вводятся изоляторы, и эти полиимидные пленки являются отличными кандидатами на
изоляционный барьер для цифровых изоляторов.
использованная литература
1 Баосин Чен. “ i Соединители с iso Power ™ Технология: Сигнал и мощность
Перенос через изоляционный барьер с использованием микротрансформаторов ». Аналоговые устройства, Inc.,
Апрель 2006 г.
2 Баосин Чен, Джон Винн и Ронн Клигер. “ Высокоскоростные цифровые изоляторы, использующие
Микромасштабные трансформаторы на кристалле ». Журнал «Электроник», июль 2003 г.
.
3 » Преодолев барьер: цифровые изоляторы устанавливают стандарт для усиленных
Изоляция ». Analog Devices, Inc., июнь 2012 г.
4 Лен А. Диссадо, Джованни Маццанти и Джан Карло Монтанари. « Включение деградации пространственного заряда в модель срока службы электроизоляционных материалов ». IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 2, № 6, 19 декабря95.
5 Конор Маклафлин и др. «Изолятор и способ изготовления изолятора ». патент США,
№ 9 941 565.
6 С. Диахам, Л. О’Салливан, Э. Чеккарелли, П. Ламбкин, Дж. О’Мэлли, Дж. Фитцгиббон,
Б. Стенсон, П. Дж. Мерфи, Ю. Чжао, Дж. Корнетт, А. Соу, Б. Чен и С. Гири.
« Повышение эффективности полиимидной изоляции за счет адаптации интерфейсов с нитридными слоями для цифрового изолятора ». IEEE 3 rd Международная конференция по
Диэлектрики (ICD), июль 2020 г.
Благодарности
Авторы хотели бы поблагодарить членов группы изоляции в Analog Devices.
за их вклад и Европейский Союз через программу Марии Склодовской-Кюри (программа MSCA-IF, h3020) за финансовое финансирование и участие в
каркас проекта PRISME (грант №846455, 2019-2021).
Авторы
Баосин Чен
Баосин Чен — сотрудник ADI. У него есть докторская степень. по физике и степень магистра по электротехнике Мичиганского университета. Он является главным технологом Isolation Group и руководил разработками основных i соединительных устройств и iso Power. Он также возглавляет разработку термоэлектрических комбайнов в масштабе чипов в ADI. Баосин опубликовал более 30 статей и имеет 49 патентов США. Он является адъюнкт-профессором электротехники и вычислительной техники в Северо-восточном университете и заместителем редактора журнала 9.0208 Транзакции IEEE по силовой электронике .
Сомбель Диахам
Сомбель Диахам — адъюнкт-профессор LAPLACE Университета Тулузы, Франция, и постоянный исследователь ADI. Он является экспертом в области электрической изоляции для приложений в высоковольтной силовой электронике и интегрированных изолированных драйверах затворов. В частности, он работает с полимерными пленками, тонкими неорганическими слоями и герметизирующими смолами. Кроме того, он разрабатывает передовые композиты и нанокомпозиты для силовой электроники. В 2018 году он получил промышленную спонсорскую поддержку от Analog Devices и работает исследователем в Европейском центре исследований и разработок, занимаясь разработкой технологии изоляции для цифровых изоляторов. Он является членом исполнительного комитета международной конференции IEEE CEIDP 2018-2021, выступая в качестве председателя по связям с общественностью и публикациями, а также является избранным членом правления этой конференции с 2016 года.
Канека – Апикальная полиимидная пленка
Защитите свою продукцию
от экстремальных температур, диэлектрических и других агрессивных сред с помощью полиимидной пленки
APICAL
® .
Apical
® Полиимидная пленка
Для всех ваших потребностей в высокоэффективной изоляции – APICAL ® обладает свойствами, с которыми не может сравниться никакая другая полиимидная пленка! Посмотрите, как много отраслей полагаются на исключительные свойства APICAL ® .
Продукция и обслуживаемые отрасли
Прочитайте больше
Прочитайте больше
Технические характеристики
Полиимидная пленка APICAL ® обладает прекрасным балансом физических, термических, электрических и химических свойств в широком диапазоне температур (-269°C [-452°F] до +400°C [+752°F]). Более точный контроль толщины, превосходная плоскостность полотна, а также улучшенная адгезия и превосходная стабильность размеров являются стандартными характеристиками полиимидных пленок APICAL ®
.
Просмотр и загрузка спецификаций
Несмотря на то, что полиимид APICAL ® легче по весу, чем многие материалы, которые он заменил, общие характеристики полиимида превосходят их. Основные свойства пленки, которые делают APICAL ® Полиимид, предпочтительный материал для высокотехнологичных приложений, включает:
- Нет точки плавления или температуры стеклования.
- Не поддерживает и не распространяет пламя.
- Может использоваться при температурах от -269°C до 400°C, сохраняя при этом механическую и электрическую целостность.
- Отличные механические свойства, высокая стойкость к истиранию и прорезанию.
- Превосходная химическая стойкость к большинству органических растворителей, кислот, смазочных материалов и углеводородов.
- Превосходные электрические свойства.
- Превосходная термическая стабильность размеров до 400°C.
- Хорошая адгезия к широкому спектру клеевых систем.
- Высокая радиационная стойкость.
- Отличная прочность на изгиб.
Tom Edinson
an Apical Division – клиент KTC
«После нашего первоначального решения выбрать полиимид APICAL ® , мы немедленно привезли несколько производственных образцов, чтобы определить его способность соответствовать нашим производственным стандартам. Мы обнаружили, что постоянство от партии к партии было выдающимся. Не особо веря данным, мы тут же ввели какой-то APICAL ® Полиимид для производственных циклов, чтобы определить, действительно ли то, что мы обнаружили в цикле тестирования, присутствовало в их обычном цикле. Мы обнаружили, что постоянство от партии к партии, от коробки к коробке было выдающимся, и поэтому мы никогда не были так счастливы».
Written by admin
- Лечение тонзиллита: выбор антибиотика при обострении, симптомы и современные методы терапии
- Что умеет ребенок в 3 месяца: развитие, навыки и уход за малышом
- Кисломолочные смеси для новорожденных: польза, виды, применение
- Почему грудничок плохо спит ночью: причины и решения
- Развитие фонематического слуха у детей: эффективные методы и упражнения