Icepak高级建模6_界面热阻

icepak 2011-10-10

界面热阻 P253-P273

6.接触阻尼Interface Resistance

界面热阻
表面材料并不完全平整和光滑
在显微镜下可以看到,两个连接表面的界面是由许多点到点的接触点和它周围的空气鼓包组成
一般,界面真正的接触面积与总面积的比值低至1-5%
空气的传导率为0.026 W/mK,是一种很差的热传导介质
相反铜的传导率为390 W/mK
所以, 大多数界面都有较高的热阻

界面材料
可以使用界面填充材料来减小界面热阻
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
不可以对界面加压的方法增加接触面积来减小界面热阻
但是,施加的压力大小受到材料强度的限制
典型的电子封装,接触压力在10 到50 psi之间
界面材料MaterialThermal Conductivity (W/mK)

热涂料(Thermal grease)是由把分散的热导陶瓷填充物填入硅胶形成的物质构成
热涂料是“user unfriendly”的,但是可以提供很低的热阻
涂料并不是电绝缘的:
–所以,多余的涂料必须清除以防止不必要的污染
涂料一开始呈粘稠胶状,但是经过热处理后变成橡胶状
环氧树脂可以忍受到125 C
热导胶垫是掺有热导陶瓷颗粒的硅胶垫片:
–它们通常用有机玻璃纤维或增加型塑料薄膜进行加强
与热导涂料不同的是,热导胶垫提供两个面之间的电绝缘
热导胶垫不能像热导涂料那样可以自由流动,但是在承受压力时可以变形
必须使用扣件或是弹簧对热导胶垫施加300-500 psi量级的压力

估计接触热阻
热阻的方程, R:
1/R = 1/Rs + 1/Rg
1/Rs = 1.25(ksm/s)(P/H)0.95
1/Rg = kg/d
P = 接触压力
H = 稍软固体的微硬度
s = RMS 表面粗糙度
= SQRT(s12+s22)
m = 绝对平均粗糙斜度Absolute average asperity slope
= SQRT(m12+m22)
热阻的方程, R:
ks= 固体热传导率调和平均值
= (2k1k2/(k1+k2))
kg = 界面流体传导率
d =Y + M
Y = 1.53s(P/H)-0.097
M = 0 液体
= 0.3-3.5 mm 气体
= 0.3 mm 由空气填充的光滑铝表面之间