热阻与热阻抗Word版

热传导的基础理论

傅立叶方程

对界面材料的热传导，一般按一维来处理，其热传导过程可用傅立叶方程描述：

Q＝KA△T/d ┄┄┄┄┄┄┄ (1)

式中：K：导热系数，W/m.k A：接触面积，m2 Q：趁热量，W

△T：热量流入面与流出面之间的温差，℃d：壁面的厚度，m

导热系数

导热系数是描述材料导热能力的一个物理量，为单一材料的固有特性，与材料的大小、形状无关。而对于采用玻璃丝网或聚合物膜加固的界面材料，由于其导热系数取决于不同材料层的相对厚度及导热的方向性能，所以用相对导热系数来表征材料的导热性能更合适。

热阻

热阻表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力，表示为：

Rθ＝d/K (2)

对于单一材料，材料的热阻与材料的厚度成正比；对于非单一材料，总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大，但不是纯粹的线形关系。

热阻抗

对于界面材料，用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适，热阻抗定义为其热阻和与接触表面间的接触热阻之和，表示如下：

Zθ＝d/(K.A)+Ri (3)

表面平直度、表面粗糙度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响，而这些因素又与实际应用条件有关，所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件，其影响因素有：接触面积A：接触面积增加，装配热阻即减小。

材料厚度d：绝缘厚度增加，材料的装配热阻增大。

装配压力(Pressure)：在理想条件下，装配压力增加，热阻减小，但压

力增加到一定值后，热阻减小的幅度很小，该点的压力则为材料的最佳

压力值。另外，装配热阻的大小还跟测试方法有关。

界面材料的测试方法

热阻抗的测试方法

ASTM D5470规定的测试方法

遵照美国ASTM D5470－93标准其测试原理图如右图所示：

测试头为圆柱体：截面积1in2

表面粗糙度：小于1μm

材料为：铝6160 T6

加热块及平衡加热器材料为：铜

压力：500PSI±1psi

平衡判定：10分钟内温度变化：小于1℃

ASTM D5470

测试方法示意图

计算方法为：

热量(Heat)：

Q cal1,2= Kcal1,2 A cs m1,2(W)

平均热量(Average Heat):

Q avg=( Q cal1+ Q cal2)(W)

表面温度(Surface Temperature):

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

(℃)

表面温差(Surface Temperature Difference)：

△T surf＝T6surf－T7surf(℃)

横截面积(Cross Sectional Area)

A cs=π(0.5D cal1+0.5D cal2)2/4 (m2)

热阻抗(Thermal Impedance):

Zθ =△T surf A cs / Q avg (℃-m2/W)

其中：K cal 1,2－测试头的导热系数; dx-y－测试头测点间的距离。

m1,2－测试头上单位长度的温度变化;Tx－在位置X处测得得温度。

D 1,2－测试头1，2的直径。