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你以为导热系数越高,热阻就越低了?

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发表时间:2019-06-14 14:09

美剧天堂       当我们向客户介绍产品时,经常被问到两个问题:1、你家材料导热系数最高做到多少?2、多少钱一公斤?

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决定给热爱学习的你们普及一下


美剧天堂  导热系数俨然成为下游客户追求的目标,毕竟它对热阻有着直接的联系。以下图热界面材料的一维导热关系图最为直观。

公式.jpg

美剧天堂  其中d代表样品厚度,k代表导热系数,s代表接触面积。从上面关系图看出,增大K值,热阻R值减小,谁不想把热阻做到最小呢?


美剧天堂  可是类似于经济学术语“边际效用递减”,导热系数k越大,如果进一步增加k值,R值变化将逐渐减小,因为R和k在数学形式上呈双曲线型。以导热硅脂为例,测试厚度为0.1mm时,经常用到的单位面积热阻与导热系数的关系曲线如下图。

曲线图.jpg

     假设单独考察导热系数,如果将热阻值降低一倍,导热系数为1W/m*K的硅脂只需提升至2W/m*K,这样比较容易实现;导热系数为2W/m*K的硅脂,则需提升至4W/m*K,难度逐渐增加;对于导热系数为4W/m*K的硅脂,则需提升至8W/m*K,这就非常困难了。


     另外,导热系数并不是影响热阻的唯一指标。还是以导热硅脂为例,其主要作用是填充发热器件与散热件之间的缝隙,减小接触热阻。而现阶段提高硅脂的导热系数,往往需要添加更多的导热填料,这么做的代价是牺牲导热硅脂的刮涂性,刮涂性不好进而就影响排挤接触面空气的效果,间接增大了传热热阻。如果不想牺牲导热硅脂的刮涂性,势必要增大导热填料的粒径,而这又会影响前面算式中的厚度d,所以并不是导热系数越高,热阻越低。否则直接用铜粉替代硅脂就好了,导热系数提升上百倍。


 也正是基于上述原因,我司客户在硅脂评测中,用导热填料GD-S250A制备的硅脂的导热系数虽仅有2.0W/m*K,但是应用在同款LED上,比市售的某款4.0W/m*K硅脂的传热效果更佳。如下图

图表.jpg

  

  综上,追求导热系数的同时,一定要搭配合理的设计。


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