降低接触热阻
快速要求
降低接触热阻
改善表面之间的传热和整体热性能
电子封装行业的趋势是更小、更强大的设备。然而，用这些小的、高功率的组件，也有更高的热流。因此，工程师必须找到方法来减少电子设备与周围空气之间的热阻。
这个热阻可以用R表示晶澳,地点:
R.晶澳= Rjc+ RCS+ RSA
- R.晶澳—设备接头处与周围空气或水的热阻
- R.jc- 由电子设备制造商确定的封装盒中的散热电阻（设计师没有直接影响）
- R.CS—从包装箱到散热片或冷板的热阻，由电子设备与散热片或冷板接触面积的大小和质量、使用的材料、接触压力等因素决定
- R.SA散热器或冷板对周围空气或水的热阻，由散热器或冷板的设计(材料和几何形状)决定
因此，减少RJA的一种方法是降低RC，电子设备壳体和环境冷却，翅片散热器或液冷冷板之间的接触电阻。有几个因素会影响RCS，包括表面平坦度，表面粗糙度，接触力或夹紧压力，表面清洁度和界面材料。
表面平坦度和表面粗糙度
表面平坦度可以理解为广泛间隔的表面不规则或表面的“波纹”。表面粗糙度是表面的亚微米刻度不规则，通常是加工，使用和/或磨损的结果。
两个不完美表面之间的接触将导致它们之间的空气差距。（参见图1.）大多数接触区域由超过90％的空隙组成，这表示由于空气不是非常有效的热导体的传热耐热传递的显着抵抗力。表1显示了不同制造过程的典型表面粗糙度值。
表格1
过程 |
单位为μm |
单位为μIN. |
抛光 |
0.1 - 0.4 |
4 - 16 |
磨 |
0.1 - 1.6 |
4 - 64 |
激光切割 |
0.8 - 6.3 |
32 - 252 |
压铸 |
0.8 - 1.6 |
32 - 64 |
加工 |
0.8 - 1.6 |
32 - 64 |
挤压 |
0.8-3.2. |
32 - 128 |
钻孔 |
1.6 - 6.3 |
64 - 252 |
在电子设备和散热器或冷板之间令人满意的接触，通常需要0.001英寸/ IN的安装表面平坦度。表面粗糙度应等同于电子器件的表面粗糙度，其中32-64μIN通常是足够的。Finer Finishes在热性能的几乎没有改善或没有改善的情况下增加了不必要的成本。表面平坦度通常比实现良好的热界面在表面光洁度更为关键。
联系力量
在最小化接触热阻最小化的另一个非常重要的因素是接触力，或者将电子器件被推动到散热器或冷板上的力。电子设备和散热片永远不会完全平坦。因此，介于之间总会有空气差距。然而，随着两个表面之间的接触力增加，随着两个表面之间的接触点的数量增加，导致较低的储存点，导致较低的沉积热阻，RCS。这种力和热阻之间的关系不遵循线性曲线。随着接触力增加，接触热阻将减少，直到它将显示在热阻降低和最大力的返回递减的点，接近封装可以处理。应与推荐的接触力接触电子设备制造商。
表面清洁
安装表面清洁度在最小化接触热阻方面也很重要。安装表面应保持不含所有异物，如污垢，油，氧化物和薄膜。由于大多数散热器和冷板存储在加工之后，因此在安装装置之前建议使用清洁操作。令人满意的清洁技术是用3M ScotchBrite®No.000精细钢丝擦拭安装表面，然后用半导体清洁溶剂擦拭。
热界面材料
最后，为了进一步提高RCS，应使用适当的热界面材料(TIM)填充两个表面之间的空气间隙。可以使用的技术有很多，包括热润滑脂和导热化合物、弹性体、胶带等，每一种技术都有自己的特性(操作温度、应用的方便性、固化时间、压力要求等)，这些特性可以使它们根据应用的不同而不同。联系Boyd咨询如何为你的申请选择合适的TIM。表2显示了这些TIMs的典型热阻和导热系数值。
表2
界面 |
厚度(在)。 |
导热系数k (W / m k) |
R.CS(°C / W) |
干燥的联合 |
N / A. |
N / A. |
2.9 |
热油 |
0.003 |
0.7 |
0.9 |
热化合物 |
0.005 |
1.2 |
0.8 |
弹性体 |
0.010 |
5.0 |
1.8 |
胶带 |
0.009 |
0.7 |
2.7 |
接触热阻因子审查
联系方式包括许多区域，包括表面平坦度，表面粗糙度，表面清洁度，接触压力和界面材料。有许多技术和技术可用于优化从电子设备连接到散热器的热路径。重要的是最小化热阻，以便将电子设备温度维持在其最大额定值低于其最大额定值并提高最终产品可靠性。