主板设计中导热界面材料对降低接触热阻的影响分析

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发表于 昨天 15:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着电子设备功率密度的增加,系统的热管理变得越来越重要。导热界面材料(TIMs)在降低接触热阻、提高热量传递效率方面发挥着关键作用。本文分析了导热界面材料的工作原理及其对接触热阻的影响,并通过实验数据验证了其有效性。
一、引言
在电子设备中,接触热阻(TCR)是影响散热性能的重要因素。接触热阻的存在会导致热量传递路径受阻,使得热量无法有效从发热元件传递到散热部件,进而造成局部过热和系统性能下降。为了改善这一现象,导热界面材料(TIMs)被广泛应用于电子设备中,以降低接触热阻,提高热量传递效率。
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二、接触热阻的成因
接触热阻主要由以下几个因素导致:
1. 微观不平整性:固体表面存在微观粗糙度,使得实际接触面积小于名义接触面积,导致热量传递路径受限。
2. 物理分离:即使在压力作用下,两个表面之间仍可能存在气膜或液体层,形成额外的热阻。
3. 氧化层和杂质:接触面可能存在的氧化物层、污染物质或焊接残留物会降低热导率。
4. 接触压力:过大的接触压力可能导致材料变形,反而增加热阻。
三、导热界面材料的作用工作原理
导热界面材料主要通过填充接触界面处的空隙,增加实际接触面积,从而提高热量传递效率降低接触热阻。这些材料具有高导热系数,能够有效替代界面处的空气,显著降低热阻。常见的导热界面材料包括导热硅脂、导热硅胶片、石墨片、铜箔以及相变材料等。
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以导热硅脂为例,其导热系数远高于空气,通过涂抹在两个接触面之间,可以填充微小空隙,增加实际接触面积,从而提高热量传递效率。此外,导热硅脂还具有一定的弹性和耐高低温性能,能够适应温度变化引起的热膨胀和收缩,保持稳定的接触效果。
· 导热硅脂:具有高导热系数和一定的流动性,能够填充微小空隙,提高热量传递效率。
· 导热硅胶片:柔软且具有一定的弹性,能够适应接触面的不平整性,保持稳定的接触效果。
· 石墨片:具有极高的导热系数和较低的密度,适用于需要高效散热且重量要求严格的场合。
· 铜箔:具有良好的导电和导热性能,适用于需要同时考虑电磁屏蔽和散热的场合。
、实验验证与分析
为了验证导热界面材料对降低接触热阻的影响,本文进行了如下实验:
1. 实验设置:选取两个相同的发热元件,分别涂抹导热硅脂和未涂抹导热硅脂,然后将其与散热片紧密接触。通过测量发热元件的温度变化,评估热量传递效率。
2. 实验结果:实验结果显示,涂抹导热硅脂的发热元件温度明显低于未涂抹导热硅脂的发热元件。这表明导热硅脂有效降低了接触热阻,提高了热量传递效率。
3. 数据分析:通过对比不同导热材料下的接触热阻值,发现导热硅脂的接触热阻最低,其次是导热硅胶片和石墨片。这进一步验证了界面导热材料在降低接触热阻方面的有效性。
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在实验中,我们对比了市面上的几种导热硅脂及导热硅胶片,通过样品申请测试对比,最终选定了合肥傲琪电子的产品。
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合肥傲琪电子的产品特点
· 高导热性能:合肥傲琪的导热材料具有高导热系数,能够有效降低接触热阻,提高热量传递效率。
· 稳定可靠:产品经过严格的质量控制,具有优异的耐高低温性能和稳定性,能够适应各种恶劣环境。
· 定制化服务:公司提供个性化定制服务,能够根据客户需求提供最适合的导热解决方案。
· 性价比高(询价、免费提供样品申请:18656456291,微信同号)
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、结论与展望
本文分析了导热界面材料的工作原理及其对接触热阻的影响,并通过实验数据验证了其有效性。实验结果表明,导热界面材料能够显著降低接触热阻,提高热量传递效率。未来,随着电子设备的不断小型化和功率密度的不断提高,导热界面材料将发挥更加重要的作用。我们期待更多的创新和应用,共同推动电子设备散热技术的发展。


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