Icepak高級(jí)建模6_界面熱阻

icepak 2011-10-10

界面熱阻 P253-P273

6.接觸阻尼Interface Resistance

界面熱阻
表面材料并不完全平整和光滑
在顯微鏡下可以看到,兩個(gè)連接表面的界面是由許多點(diǎn)到點(diǎn)的接觸點(diǎn)和它周圍的空氣鼓包組成
一般,界面真正的接觸面積與總面積的比值低至1-5%
空氣的傳導(dǎo)率為0.026 W/mK,是一種很差的熱傳導(dǎo)介質(zhì)
相反銅的傳導(dǎo)率為390 W/mK
所以, 大多數(shù)界面都有較高的熱阻

界面材料
可以使用界面填充材料來減小界面熱阻
界面材料主要有:solder, thermal grease, elastomericpads, conductive adhesives, polyimide films, phase-change materials,

mica pads, adhesive tapes, and ceramic wafers
不可以對界面加壓的方法增加接觸面積來減小界面熱阻
但是,施加的壓力大小受到材料強(qiáng)度的限制
典型的電子封裝,接觸壓力在10 到50 psi之間
界面材料MaterialThermal Conductivity (W/mK)

熱涂料(Thermal grease)是由把分散的熱導(dǎo)陶瓷填充物填入硅膠形成的物質(zhì)構(gòu)成
熱涂料是“user unfriendly”的,但是可以提供很低的熱阻
涂料并不是電絕緣的:
–所以,多余的涂料必須清除以防止不必要的污染
涂料一開始呈粘稠膠狀,但是經(jīng)過熱處理后變成橡膠狀
環(huán)氧樹脂可以忍受到125 C
熱導(dǎo)膠墊是摻有熱導(dǎo)陶瓷顆粒的硅膠墊片:
–它們通常用有機(jī)玻璃纖維或增加型塑料薄膜進(jìn)行加強(qiáng)
與熱導(dǎo)涂料不同的是,熱導(dǎo)膠墊提供兩個(gè)面之間的電絕緣
熱導(dǎo)膠墊不能像熱導(dǎo)涂料那樣可以自由流動(dòng),但是在承受壓力時(shí)可以變形
必須使用扣件或是彈簧對熱導(dǎo)膠墊施加300-500 psi量級(jí)的壓力

估計(jì)接觸熱阻
熱阻的方程, R:
1/R = 1/Rs + 1/Rg
1/Rs = 1.25(ksm/s)(P/H)0.95
1/Rg = kg/d
P = 接觸壓力
H = 稍軟固體的微硬度
s = RMS 表面粗糙度
= SQRT(s12+s22)
m = 絕對平均粗糙斜度Absolute average asperity slope
= SQRT(m12+m22)
熱阻的方程, R:
ks= 固體熱傳導(dǎo)率調(diào)和平均值
= (2k1k2/(k1+k2))
kg = 界面流體傳導(dǎo)率
d =Y + M
Y = 1.53s(P/H)-0.097
M = 0 液體
= 0.3-3.5 mm 氣體
= 0.3 mm 由空氣填充的光滑鋁表面之間