【技术】导热材料选型之导热系数和热阻的关系

时间： 2017-06-15 来源：世强作者：沙河之西

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热管理是电子行业，尤其是汽车电子，光电，消费电子等领域中新一代产品的关键设计难点，热管理过程的目标就是从半导体与周围环境的结合部分有效散热。

对于界面材料的热传导，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：

P＝K*A*△T/△X ——（1）
P：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m²

△X：壁面的有效接合厚度，单位m
△T：热量流入面与流出面之间的温差，单位℃

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/P＝△T /（K*A*△T /△d）＝ △X/ （K*A）——（2）

导热系数是描述材料导热能力的一个物理量，为单一材料的固有特性，与材料的大小、形状无关。指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒钟内，通过1平方米面积传递的热量，单位为瓦/米•度（w/（m•K））。

而对于采用玻璃丝网或聚合物膜加固的界面材料，由于其导热系数取决于不同材料层的相对厚度及导热的方向性能，所以用相对导热系数来表征材料的导热性能更合适。

导热系数和热阻用来描述热量进入材料中后在材料中的传递。由于实际表面永远不会绝对的平坦或光滑。因此，表面和材料之间的接触面也可能会产生对热流的阻力。图1所示，微观尺度上的表面不规则和宏观尺度上的表面扭曲。

图1：物体实际接触表面与热流动微观图

实际接触在高点发生，凹陷处会形成空气间隙。空气是热的不良导体，其间隙会抵抗热流动，使得更多的热从接触点流过。这种限制阻力叫表面接触阻力，可在所有相互接触表面上发生。

对于导热界面材料，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更合适，热阻抗定义为其热阻和与接触表面间的接触热阻之和，表示如下：两个相互接触的表面及流过界面的热流公式

Z^θ=d/（K•A）+Ri ——（3）

表面平直度、表面粗糙度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些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。

在实际应用中影响热阻抗影响的因素有：
1）接触面积A：接触面积增加，装配热阻减小。
2）材料厚度d：绝缘厚度增加，材料的装配热阻增大。
3）装配压力（Pressure）：在理想条件下，装配压力增加，热阻减小，但压力增加到一定值后，热阻减小的幅度很小，该点的压力则为材料的最佳压力值。
4）装配热阻的大小还跟测试方法有关。

由于这些影响因素在不同的应用中可能会有所不同，材料的热阻抗也将会随应用的不同而变化。所以，导热界面材料的选择不能单独看到热系数或热阻，要根据实际应用环境，比如间隙大小，装配压力等作出合适的决定。因此我们要综合考虑材料的导热系数和硬度，厚度。

世强代理了知名导热产品品牌LAIRD（莱尔德科技），供应丰富的导热系数、硬度、厚度的导热界面材料产品组合，为用户提供多样的优质选择。

表1：热门导热界面材料型号

更多Laird（莱尔德科技）导热界面材料请访问：
http://www.sekorm.com/doc/40934.html

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全部评论（117）

大王小王 Lv7 2019-04-04

收藏学习
刹那芳华 Lv8 2019-03-27

基础知识，得好好学习
伏藏 Lv3. 高级工程师 2019-01-23

厉害厉害
Jin Lv8. 研究员 2019-01-23

好东西！
伍伍 Lv7. 资深专家 2019-01-22

学习学习

用户95404288 Lv8. 研究员 2019-01-20

学习
用户97443308 Lv8. 研究员 2019-01-19

学习
NASA911 Lv8. 研究员 2019-01-17

学习了
V766 Lv7. 资深专家 2019-01-17

学习了
混世小魔王 Lv4. 资深工程师 2019-01-15

厉害了

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