導熱係數和熱阻,哪個更能體現傳熱效率?

2021-02-13 傲川科技

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。

作為普遍用於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係數或熱阻

那麼,這兩者有什麼區別?在選擇導熱界面材料時,參考哪個更為準確

導熱係數屬於材料特性,它代表的是給定材料導熱的能力。

一般情況下,導熱係數越高,導熱界面材料直接傳導熱能的能力越好

在均質材料中,導熱係數是其本身屬性與材料的尺寸、形狀及方向無關,可以說導熱係數是一個理想值

選擇導熱界面材料時,不能只考慮導熱係數,其硬度&厚度、散熱面積同樣也是重要的考慮因素。

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。

由於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。

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傲川UTP100和TP800的厚度與熱阻變化圖

接觸熱阻特定於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,實際熱導率才等於表觀熱導率

當材料的熱阻較低時,其在應用中的熱傳導效果更好。可以說,熱阻是反映阻止熱量傳遞的能力的綜合參量。

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。

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