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      萊必德科技

      石墨烯新材料
      導熱材料應用專家

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      導熱系數和熱阻,哪個更能體現傳熱效率?

      作者:萊必德科技發布日期:2021-07-16

      隨著電子技術的發展,電子元器件對安全散熱的要求越來越高:高溫會對電子元器件的穩定性、可靠性和壽命產生有害的影響。譬如過高的溫度會危及半導體的結點,損傷電路的連接界面,增加導體的阻值和造成機械應力損傷,做好設備的熱管理是其在設計過程中不可忽視的環節。

       

       

      作為普遍用于IC封裝和電子散熱的材料,導熱界面材料在熱管理中起著至關重要的作用: 填充設備表面和散熱器之間細微的空隙及凹凸不平的孔洞,在電子元件和散熱器間建立有效的熱傳導通道,減少熱傳遞的阻抗,使散熱器的作用得到充分發揮。

       

       

      在為應用的設備選擇導熱界面材料時,通常需要了解材料的傳熱能力,而確定方式一般是其導熱系數或熱阻。那么,這兩者有什么區別?在選擇導熱界面材料時,參考哪個更為準確?

      導熱系數

      導熱系數屬于材料特性,它代表的是給定材料導熱的能力。一般情況下,導熱系數越高,導熱界面材料直接傳導熱能的能力越好。

      在均質材料中,導熱系數是其本身屬性,與材料的尺寸、形狀及方向無關,可以說導熱系數是一個理想值。選擇導熱界面材料時,不能只考慮導熱系數,其硬度&厚度、散熱面積同樣也是重要的考慮因素。

       

       

      熱阻

      這里就涉及到了熱阻和接觸熱阻。

      熱阻

      熱阻是導熱界面材料固有的熱特性之一,它可以理解為熱量在熱流路徑上遇到的阻力,反映了介質和介質間傳熱能力的大小。由于導熱界面材料的厚度與熱阻直接相關,厚度較薄者傳遞熱量效果更好。

       

       

       

       

       

      接觸熱阻

      接觸熱阻特定于TIM與發熱部件和散熱器之間的接口。當熱量流過兩個相接觸的固體的交界面時,界面本身對熱流有阻礙作用,其表面熱傳導效率會有所降低。因此,熱阻是其材料本身熱阻與所有接觸熱阻之和。

       

       

      只有當接觸熱阻為零時,實際熱導率才等于表觀熱導率。當材料的熱阻較低時,其在應用中的熱傳導效果更好??梢哉f,熱阻是反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。

       

       

      熱源散熱,圖源ACS

      表面粗糙度、表面平整度、夾緊壓力、粘合劑的存在、不均勻性和材料厚度等因素都對材料的熱阻有很大影響。為了滿足生產工藝的要求,有時通過減小熱阻以加強傳熱;有時則通過增大熱阻以抑制熱量的傳遞。

      當比較特定應用的不同導熱界面材料時,我們可以通過導熱系數進行一般比較。但熱阻與壓力的數據變化,能比較有效地反映導熱界面材料在真實應用環境下所表現的導熱效率。

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