Spis treści
Jaka jest rezystancja styku termicznego?
Opór kontaktu termicznego charakteryzuje transfer ciepła na styku dwóch ciał stałych.
Chropowatość powierzchni jest nieunikniona ze względu na procesy produkcji i obróbki, ale także ze względu na wewnętrzne właściwości materiału. W rezultacie nie cała powierzchnia dwóch ciał stałych jest w bezpośrednim kontakcie, ale tylko część, a zatem nie bierze udziału w wymianie ciepła.
Powstałe w ten sposób puste przestrzenie między ciałami stałymi są zwykle wypełnione powietrzem, które jest słabym przewodnikiem ciepła[1,2]. [1,2] Powoduje to skok temperatury na granicy faz.
W odniesieniu do określonej rezystancji styku termicznego obowiązują następujące wartości:[1]
Jego odwrotność jest również określana jako współczynnik kontaktu termicznego. Iloraz rezystancji termicznej rk i makroskopowej powierzchni styku A jest określany jako rezystancja termiczna styku:
Jednostką rezystancji styku termicznego jest (K/W).
Co może wpływać na rezystancję styku termicznego?
- Chropowatość powierzchni ciał stałych
- Ciśnienie kontaktowe na powierzchni styku dwóch ciał stałych
- Na przykład wypełnienie pustych przestrzeni między powierzchniami styku materiałami lepiej przewodzącymi ciepło:
- Żele, pasty, materiały zmiennofazowe, folie, kleje, materiały interfejsu termicznego itp.
- Ogólnie rzecz biorąc, połączenie dwóch ciał stałych określa termiczny opór kontaktowy
Opór cieplny materiałów 1.2 lub powietrza w K/W
Jak zmierzyć rezystancję styku termicznego?
Opór styku termicznego można zmierzyć na przykład za pomocą „ Thermal Interface Material Tester ” (testera TIM). Jeśli tester TIM jest używany do pomiaru impedancji termicznej materiału dla różnych grubości poprzez zastosowanie przepływu ciepła przez próbkę.
Rosnącą linię prostą można obliczyć na podstawie punktów pomiarowych przy użyciu regresji liniowej i wartości przewodność cieplna można określić. Punkt przecięcia linii prostej odpowiada oporowi kontaktu termicznego między materiałem a blokiem pomiarowym. Blok pomiarowy może być na przykład wykonany z mosiądzu, stopu miedzi lub aluminium. miedzi lub stopu aluminium stopu aluminium.
Przykład takiego pomiaru pokazano na rysunku 2. Jest to pomiar impedancji termicznej próbki VespelTM o wymiarach 25 mm x 25 mm i przyłożonym ciśnieniu kontaktowym 1 MPa.
W tym przykładzie zmierzono próbki o grubości od 1,1 mm do 3,08 mm.
Literatura:
[1] Griesinger, Andreas. Zarządzanie ciepłem w elektronice, Springer Berlin Heidelberg, 2019.
[2] Incropera, DeWitt, Bergmann, Lavine, Fundamentals of heat and mass transfer.pdf”, John Wiley & Sons, 2017.
