導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗的區(qū)別

昨天有個(gè)客戶問小編一個(gè)問題：導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗有什么區(qū)別?

小編一直在跟導(dǎo)熱硅膠片打交道，對導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗兩者的理解只停留在：都是對熱傳導(dǎo)的阻礙的物理量。具體并沒有細(xì)思過，也沒有仔細(xì)的研究過兩者的區(qū)別之處。客戶問到了這個(gè)問題，那我們肯定是要幫客戶回答解決疑惑的，盡管小編不是很懂，但是一定要弄明白兩者的關(guān)系才能站在專業(yè)的角度給客戶解讀。所以小編就去百度了一下，但是網(wǎng)上的答案參差不齊，也不是很好理解。所以就找到GLPOLY研發(fā)總監(jiān)，就導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗二者的關(guān)系虛心請教。研發(fā)總監(jiān)熱力學(xué)非常專業(yè)人又比較熱心，后來小編終于弄懂了，非常感謝我們GLPOLY的研發(fā)總監(jiān)。想到有很多客戶可能對導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗這兩者區(qū)別也不是很了解，于是乎，就想將心得寫出來跟大家分享一下。

熱阻的英文單詞是：thermal resistance

熱阻抗的英文單詞是：thermal impedance

對界面材料的熱傳導(dǎo)，一般按一維來處理，其熱傳導(dǎo)過程可用傅立葉方程(熱傳導(dǎo)的基礎(chǔ)理論)描述：

Q=K*A*△T/△d ┄┄┄┄┄┄┄ (1)

Q：熱源功率 單位w

K：導(dǎo)熱系數(shù) 單位w/m.k

A：有效接觸面積 單位㎡

△T：熱量流入面與流出面之間的溫差 單位℃

△d：壁面的有效接合厚度 單位m

熱阻跟傅立葉方程有關(guān)系。熱阻表示單位面積、單位厚度的材料阻止熱量流動(dòng)的能力，描述為：

R=△T/Q=△T /(K*A*△T /△d) = △d/ (K*A) ┄┄┄┄┄┄┄ (2)

單位：℃/W 或者K/W (這里“W”指熱功率單位,而“K”為絕對溫度單位)

對于單一材料，材料的熱阻與材料的厚度成正比;對于非單一材料，總的趨勢是材料的熱阻隨材料的厚度增加而增大，但不是純粹的線形關(guān)系。材料的熱阻跟材料的導(dǎo)熱系數(shù)和有效接觸面積成反比(題外話：一般工程師設(shè)計(jì)器件的熱源與散熱器的間隙盡量小，這樣在選擇導(dǎo)熱材料的時(shí)候才盡可能選擇薄一點(diǎn)的材料，這樣熱阻就會(huì)盡量的小，導(dǎo)熱材料傳導(dǎo)的效果也會(huì)更好。)

熱阻抗跟傅立葉方程也有關(guān)系。熱阻抗是材料跟材料對比的一個(gè)參量。一般會(huì)用特定裝配條件下的熱阻抗來表征界面材料導(dǎo)熱性能的好壞。描述：

RA =△T* A /Q = △T* A /(K* A *△T /△d) = △d/K ┄┄┄┄┄┄┄ (3)

單位℃. ㎡/W或者℃. /W或者℃. (in)2/W或者K. ㎡/W (這里“W”指熱功率單位,而“K”為絕對溫度單位)

表面平直度、表面粗糙度、緊固壓力、材料厚度和壓縮量都將對熱阻抗產(chǎn)生影響，而這些因素又與實(shí)際應(yīng)用條件有關(guān)，所以界面材料的熱阻抗也將取決于實(shí)際裝配條件。

熱阻抗的測試方法：ASTM D5470規(guī)定的測試方法是遵照美國ASTM D5470-93標(biāo)準(zhǔn)，測試標(biāo)準(zhǔn)如下：

1、測試頭為圓柱體：截面積1in2

2、表面粗糙度：小于1μm

3、材料為：鋁6160 T6

4、加熱塊及平衡加熱器材料為：銅

5、壓力：500PSI±1psi

6、平衡判定：10分鐘內(nèi)溫度變化 ：小于1℃

ASTM D547測試方法示意圖

計(jì)算方法為：

熱量(Heat)：

Qcal1,2= Kcal1,2 Acs m1,2 (W)

平均熱量(Average Heat):

Qavg=( Qcal1+ Qcal2)

表面溫度(Surface Temperature):

T6,7surf- T6,7=( T3,7- T6,10) d6,7surf/ d3-6 , 7-10

(℃) 表面溫差(Surface Temperature Difference)： △Tsurf=T6surf-T7surf (℃) 橫截面積(Cross Sectional Area)

Acs=π(0.5Dcal1+0.5Dcal2)2/4 (m2) 熱阻抗(Thermal Impedance):

RA =△Tsurf Acs / Qavg (℃-m2/W)

其中：Kcal 1,2-測試頭的導(dǎo)熱系數(shù); dx-y-測試頭測點(diǎn)間的距離。

m1,2-測試頭上單位長度的溫度變化;Tx-在位置X處測得得溫度。

D 1,2-測試頭1，2的直徑。

熱阻的計(jì)算：R=△T/Q= △d/ (K*A)

熱阻抗的計(jì)算：RA =△T* A /Q= △d/K

導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗的計(jì)算其實(shí)就是少了一個(gè)面積，熱阻是針對單一的材料而言的，而熱阻抗是針對特定裝配條件下的材料的參量。

好了，今天我們先簡單的介紹一下導(dǎo)熱硅膠片熱阻和熱阻抗的區(qū)別，希望能夠幫到你。GLPOLY有專業(yè)的工程師會(huì)為你口述更為清晰的答案。感謝閱讀，共同成長。

審核編輯：湯梓紅