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导热硅胶片热阻和热阻抗有什么区别?

点击:5125 日期:2017-03-01 选择字号:
      昨天有个客户问小编一个问题:导热硅胶片热阻和热阻抗有什么区别?
      小编一直在跟导热硅胶片打交道,对导热硅胶片热阻和热阻抗两者的理解只停留在:都是对热传导的阻碍的物理量。具体并没有细思过,也没有仔细的研究过两者的区别之处。客户问到了这个问题,那我们肯定是要帮客户回答解决疑惑的,尽管小编不是很懂,但是一定要弄明白两者的关系才能站在专业的角度给客户解读。所以小编就去百度了一下,但是网上的答案参差不齐,也不是很好理解。所以就找到GLPOLY研发总监,就导热硅胶片热阻和热阻抗二者的关系虚心请教。研发总监热力学非常专业人又比较热心,后来小编终于弄懂了,非常感谢我们GLPOLY的研发总监。想到有很多客户可能对导热硅胶片热阻和热阻抗这两者区别也不是很了解,于是乎,就想将心得写出来跟大家分享一下。
      热阻的英文单词是:thermal resistance

      热阻抗的英文单词是:thermal impedance

导热硅胶片热阻

      对界面材料的热传导,一般按一维来处理,其热传导过程可用傅立叶方程(热传导的基础理论)描述:
Q=K*A*△T/△d ┄┄┄┄┄┄┄ (1)
Q:热源功率  单位w
K:导热系数  单位w/m.k
A:有效接触面积  单位㎡
△T:热量流入面与流出面之间的温差  单位℃ 
△d:壁面的有效接合厚度  单位m
      热阻跟傅立叶方程有关系。热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,描述为:
R=△T/Q=△T /(K*A*△T /△d) = △d/ (K*A) ┄┄┄┄┄┄┄ (2)
单位:℃/W  或者K/W   (这里“W”指热功率单位,而“K”为绝对温度单位)
对于单一材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系。材料的热阻跟材料的导热系数和有效接触面积成反比(题外话:一般工程师设计器件的热源与散热器的间隙尽量小,这样在选择导热材料的时候才尽可能选择薄一点的材料,这样热阻就会尽量的小,导热材料传导的效果也会更好。)
     热阻抗跟傅立叶方程也有关系。热阻抗是材料跟材料对比的一个参量。一般会用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏。描述:
RA =△T* A /Q = △T* A /(K* A *△T /△d) = △d/K    ┄┄┄┄┄┄┄ (3)                  
      单位℃. ㎡/W或者℃. /W或者℃. (in)2/W或者K. ㎡/W  (这里“W”指热功率单位,而“K”为绝对温度单位) 

      表面平直度、表面粗糙度、紧固压力、材料厚度和压缩量都将对热阻抗产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件。

导热硅胶片热阻

      热阻抗的测试方法:ASTM D5470规定的测试方法是遵照美国ASTM D5470-93标准,测试标准如下:
1、测试头为圆柱体:截面积1in2  
2、表面粗糙度:小于1μm
3、材料为:铝6160 T6 
4、加热块及平衡加热器材料为:铜
5、压力:500PSI±1psi
6、平衡判定:10分钟内温度变化 :小于1℃
ASTM D547测试方法示意图
计算方法为: 
热量(Heat):
Qcal1,2= Kcal1,2 Acs m1,2 (W)
平均热量(Average Heat):
Qavg=( Qcal1+ Qcal2)
表面温度(Surface Temperature):
T6,7surf- T6,7=( T3,7- T6,10) d6,7surf/ d3-6 , 7-10
(℃) 表面温差(Surface Temperature Difference): △Tsurf=T6surf-T7surf (℃) 横截面积(Cross Sectional Area)
Acs=π(0.5Dcal1+0.5Dcal2)2/4 (m2) 热阻抗(Thermal Impedance):
RA =△Tsurf Acs / Qavg (℃-m2/W)
其中:Kcal 1,2-测试头的导热系数; dx-y-测试头测点间的距离。
m1,2-测试头上单位长度的温度变化;Tx-在位置X处测得得温度。
D 1,2-测试头1,2的直径。
热阻的计算:R=△T/Q= △d/ (K*A)
热阻抗的计算:RA =△T* A /Q= △d/K
      导热硅胶片热阻和热阻抗的计算其实就是少了一个面积,热阻是针对单一的材料而言的,而热阻抗是针对特定装配条件下的材料的参量。
      好了,今天我们先简单的介绍一下导热硅胶片热阻和热阻抗的区别,希望能够帮到你。如果您还是不是很明白,欢迎来电咨询0755-27579310 。GLPOLY有专业的工程师会为你口述更为清晰的答案。感谢阅读,共同成长。