導熱硅膠片厚度對導熱效果的影響
從嚴格意義上來(lái)說(shuō),導熱硅膠片的厚度是與其導熱效果有著(zhù)不可分割的關(guān)系。為什么這么說(shuō)呢?我們要先從導熱硅膠片熱傳導路徑和原理說(shuō)起。 首先,我們要清楚,當導熱硅膠片粘貼在一個(gè)發(fā)熱部件上時(shí),其工作原理就是把熱量從一端傳遞到另外一端,發(fā)熱體與散熱體之間的距離越近越其傳遞的熱量就越充分越多,熱阻越低導熱效果也就更好。
導熱硅膠片的厚度與導熱性能是成反比的:
如果導熱硅膠片的厚度越厚,則發(fā)熱部件的表面溫度從導熱硅膠片的一端傳到另一端的需要的時(shí)間越長(cháng),所以熱量傳遞越慢。同時(shí)導熱硅膠片越厚則其價(jià)格也相對更高(因為同樣的尺寸,厚度越厚使用的材料也更多這個(gè)道理大家應該都是明白)。但是這又是為什么呢?
首先導熱硅膠片是以填充的形式在處理器與散熱器之間接觸存在來(lái)完成其重要的使命-傳遞熱量。如果說(shuō)有關(guān)系的話(huà),那是不是越薄的導熱硅膠片導熱效果就越好呢?要弄明白這個(gè)問(wèn)題,首先我們要明白導熱率、導熱系數 、熱阻3者 的關(guān)系通過(guò)傅力葉方程式:Q=KA△T/d, R=A△T/Q,
Q: 熱量,
K: 導熱率,W/mk
A:接觸面積
d: 熱量傳遞距離
△T:溫度差
R: 熱阻值
導熱率K是導熱硅膠片本身的固有性能參數,用于描述導熱硅膠片的導熱能力。這個(gè)特性跟材料本身的大小、形狀、厚度都是沒(méi)有關(guān)系的,只是跟導熱硅膠片本身的 成分有關(guān)系。所以同類(lèi)材料的導熱率都是一樣的,并不會(huì )因為厚度不一樣而變化。 將上面兩個(gè)公式合并,可以得到 K=d/R。導熱率K是材料本身的固有性能參數,k值不變情況,可以看得出熱阻R值,同材料厚度d是成正比的。也就說(shuō)導熱硅膠片越厚,熱阻越大??偟膩?lái)說(shuō)可以得出以下結論:
1、 同樣的導熱材料,導熱率是一個(gè)物質(zhì)本身具有的特性是一個(gè)不變的數值,熱阻值是會(huì )隨厚度發(fā)生變化的。
2、同樣的導熱材料,其厚度越厚,我也可以簡(jiǎn)單地理解為熱量通過(guò)材料傳遞出去要走的路程越多,所耗的時(shí)間也越多,導熱效果也就越差。
3、 對于導熱硅膠片,選用合適的導熱率、厚度是對其導熱性能的發(fā)揮有很大關(guān)系的。選擇導熱率很高的導熱硅膠片,但是厚度很大,也是性能不夠好的。選購導熱硅膠片時(shí)理想的情況是:導熱率高、厚度薄,完美的接觸壓力保證最好的界面接觸。
導熱硅膠片所有熱量都通過(guò)材料從一段傳導至另一端,而達到這樣的條件幾乎是不可能的,測試、計算得出的熱阻值實(shí)際上市導熱材料熱阻值+接觸面熱阻值,由于接觸面環(huán)境不同,同一材料在不同條件下測試得出的熱阻值也就不同,所以國際上為熱阻值測定設定了一個(gè)標準的測試方法和條件,即規定接觸面面積、熱量值及施加壓力數值,在此條件下對熱阻值進(jìn)行測定。 所以并不是導熱材料越厚熱阻值就越大,判斷哪種導熱硅膠片熱阻值較低、導熱性能較好,需要根據自身產(chǎn)品實(shí)驗得出數據,單純從導熱材料厚度方面無(wú)法對導熱材料熱阻值進(jìn)行全面評判。
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