当客户咨询我们的产品时,经常会问这么一个问题:
你们的导热材料导热系数最高有多少?能达到xxx?
一般听到这种问题,我都会询问下对方的身份,是采购还是工程师。
是的,导热系数的高低是下游客户追求的目标,它对热阻有着直接的联系。
上面的公式中,d代表样品厚度,k代表导热系数,s代表接触面积。其中K值增大,热阻R值减小。
试问,为了提高产品的散热效率,谁不想把热阻做到最小呢?
可什么东西都有极限的,存在边际效用递减,如果一直增加导热系数,热阻的变化将逐渐减小。
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。
假设产品厚度不变,将热阻值降低一倍,我们来看看导热系数的变化:
导热系数为1W/(m·K),只需提升至2W/(m·K),比较容易实现;
导热系数为2W/(m·K),需提升至4W/(m·K),难度逐渐增加;
导热系数为4W/(m·K),则需提升至8W/(m·K),这就很困难了。
值得注意的是,导热系数并不是影响热阻的唯一指标。 我们还是以导热硅脂为例。
为提高导热硅脂的导热系数,我们往往需要添加更多的填料,这就牺牲了导热硅脂的刮涂性,刮涂性不好会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。 也正是基于上述原因,在选择导热界面材料时,建议先确定材料的使用环境,比如:
工作温度范围、元器件的发热量、封装设计、接触材料的表面粗糙度、接触间隙的大小、是否需要绝缘、可靠性和使用寿命等。然后根据导热界面材料的特性综合考量。
总的来说,在追求导热系数的同时,一定要搭配合理的设计。
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