Mi a hővezető képesség?

A hővezető képesség az a tulajdonság, amely megmondja, hogy a hő milyen könnyen mozog az anyagon, ha hőmérsékletkülönbség van rajta. A szimbólum k, vagy néha λ, a szabvány mértékegysége pedig W/(m·K). Ha egy anyagnak magas a k értéke, a hő gyorsan áramlik át rajta. Ha k alacsony, a hő lassan mozog.

Tizenöt évet töltöttem az épületek szigetelésével és{0}}hőelnyelő-tervezésével, és valahányszor valaki kontextus nélkül megdobja a „hővezető képességet”, rá kell harapnom a nyelvemre. Az adatlapok számát tökéletes laboratóriumi körülmények között mérik. A valós rendszerekben lévő valódi alkatrészek szinte soha nem látják ezeket a pontos feltételeket.

Lab érték vs valós rész

A laboratóriumi hővezető képességet lapos, tiszta, hibamentes{0}}mintán mérik, tökéletes érintkezési nyomással és légrés nélkül. A terepen felületi érdesség, oxidrétegek, érintkezési nyomásingadozás és gyakran vékony légréteg van, amely megöli a hatékony vezetőképességet. Lehet, hogy egy rézblokk 400 W/(m·K)-t mutat a tankönyvben, de csavarjon össze két réz hűtőbordát 2 MPa nyomással, és szerencsés, ha 50 000 W/(m²·K)-t lát a felületen.

Fémek

A tiszta réz szobahőmérsékleten körülbelül 401 W/(m·K). Az oxigénmentes -C10100 néhány ponttal magasabb, a kereskedelmi forgalomban lévő C11000 néhány ponttal alacsonyabb. Az Alumínium 6061 167–180 W/(m·K) az edzettségtől függően . 6063 általában 200–210, mert extrudált, és a szemcseszerkezet jobban illeszkedik. A tiszta ezüst ~430-nál mindent veri, de néhány rádiófrekvenciás üregen kívül senki sem használja.

Nem{0}}fémek, amelyek meglepik az embereket

A gyémánt (CVD vagy szimpla{0}}kristály) 1000–2200 W/(m·K) teljesít. Lézer-dióda alegységekhez és GaN HEMT kapukhoz használjuk, amikor a pénz nem tárgy. A síkban lévő grafit (pirolitikus vagy grafénlapok) 1500-2000-et érhet a sík mentén, merőlegesen 6-ra csökken. Ez az anizotrópia az oka annak, hogy óvatosnak kell lennie a grafit hőszórók elrendezésével a telefonokban.

Kerámiák és töltőanyagok

Az alumínium-nitrid (AlN) teljesítménye 170–220 W/(m·K) a gyártási fokozatokban. A berillium-oxid 250-300 volt, de a legtöbb helyen betiltották. A bór-nitrid (h-BN) vérlemezkék 300–600 in-síkot adnak, ha polimerben vannak elrendezve, esetleg 30-tól{11}}. A sima alumínium-oxid (Al2O3) csak 30–35, de a LED-táblák 90%-a még mindig ezt használja, mivel olcsó és dielektromos.

Polimerek és zsírok

A töltetlen epoxi vagy poliuretán 0,2–0,3 W/(m·K). Töltsd fel 70 térfogatszázalékos alumínium-oxiddal vagy bór-nitriddel, és 2–4 W/(m·K) erővel nyomhatod. A Digit{7}}Kulcsból vásárolt hőpárnák általában 1–8 W/(m·K) tömegűek, de az igazi szűk keresztmetszet az egyes felületek érintkezési ellenállása. A fázis-anyagcsere 3–5-től kezdődik, a folyékony fém (gallium) interfészek 30 fölé is juttathatják, ha együtt tud élni a rendetlenséggel.

Tipikus értékeket használok a hűtőbordák méretezésekor

A lényeg: a tömeges k szám csak a történet fele. Az érintkezési ellenállás, a felületkezelés, a rögzítési nyomás és a hőmérséklet-függés általában eldönti, hogy a CPU fojtószelep vagy az IGBT él-e.

Mindig legalább 30%-kal csökkentem a laborszámokat az első-menetes terveknél, majd megmérem a csomópont tényleges hőmérsékletét a padon. Bármi más, mezőbevallást kér.