1.影响热工管理成本效益的最重要因素是什么?

以下是有效的热管理解决方案的组成部分:

  • 一个好的散热器或热管,可以将动力部件的热量排出。
  • 是一种高导热性界面材料。
  • 尽量薄的热界面材料。
  • 无空隙界面材料。
  • 动力装置、接口材料和散热片(或热管)之间的无空隙接口。

对于一个固定的发电或发热装置来说,这些元件的成因顺序是: 。

  • 散热器的设计和适当的气流是任何热管理设计中第一个也是最关键的因素。组件应该针对任何物理空间的限制进行优化,气流和成本考虑也是主要因素。
  • 散热器、界面材料与功率器件之间的热界面电阻在厚度小于3密耳时,其导热系数至少是界面材料导热系数的2-3倍。
  • 热阻最重要的因素是消除沿界面的空隙。沿着界面的空隙比热界面材料内部的空隙造成的界面热阻要高出一倍以上。关键是要有足够的界面材料和厚度,以适应表面的任何翘曲。
  • 只有通过界面材料的充分流动,才能消除界面材料、功率器件表面和散热器表面之间的空气滞留。
  • 热界面材料的体质导热系数较高,只是说明具有较低的热阻的可能性。这并不总是与高性能直接相关。测试是确认性能的唯一方法。
  • 热界面电阻与声子散射有关,因此不能完全由各部分元件的导热系数来预测。传热中的相容性因素是一个非常复杂的现象。

2.热电阻的初始性能是衡量电力设备长期可靠性和寿命的良好指标?

  • 其实也不是。
  • 有时由于热膨胀过热循环引起的界面间应力,有时会改变初始热阻性能。
  • When interfacial mechanical stress induces voids over time along the interfaces,
    the reliability and life of the device will be shortened with the increase in thermal interface resistance and junction temperature of the power devices. Problems occur when the interfacial stresses are high due to using high bond strength and high modulus adhesives.
  • 有时热润滑脂会从界面区域 "抽出",从而产生空隙。这将导致结点温度升高,缩短功率器件的寿命。因此,具有相同初始性能的热凝胶总是比润滑脂更可靠。一个柔性的、高分子量的垫子,如果能适当地流动并消除界面上的滞留空气,其性能将与凝胶相同。
  • 热界面材料在从冷到热的各个阶段的工作条件下都能保持柔性,比起在冷条件下坚硬、牢固的材料,在热条件下变得更加流动的材料,其可靠性更高。
  • 一般来说,热界面材料、功率器件表面和散热器表面之间的无应力界面对长期可靠性至关重要。

3.当一种热界面材料比另一种热传导率高时,是否也会有较低的热阻?

  • 不一定,请参考问题1。
  • 只有直接测量热阻才能证实这一点。
  • 有些热界面材料在热波传递方面(声子和电子)的相容性比其他的散热器和功率器件材料要好。
  • 如果热界面材料做到了以下几点(A、B),则热界面电阻会降低。
  • A.热界面材料必须被诱导流动,以去除沿界面和界面材料内的任何滞留空气。
  • B.热界面材料从最低温度到最高温度都必须是柔性的、符合要求的,以确保不存在可能产生空隙的界面应力。

4.是发热更重要还是散热更重要?

  • 散热更重要,因为它是热力管理的第一环节。
  • 当发电的速度远远超过向空气传热的速度时,热量的去除就变得至关重要。
  • 一个物理空间,能让热量扩散较大的物理空间,是比增加空气循环更好的解决方案。

5.将热界面材料复合体铺设在电源设备的整个区域内是好的吗?

  • 不,将设备放置在完整的区域上并不能形成良好的热界面,热阻较低。
  • 无论使用何种形状或尺寸的界面化合物,关键是确保化合物的流动,当两个表面拼接在一起时,能将残留的空气逼出。
  • 最好的行之有效的方法是将材料点缀成 "星形 "图案。导热化合物的厚度或数量应该足够,可以观察到化合物从周边渗出。尽可能地去除多余的化合物。
  • 在电源装置上方的散热器的放置上,或者在装置的第一个通电周期内,在装置的第一个通电周期内,应观察到这种流动。

6.如果我有一个大面积的电源模块,如何补偿包含多个组件的区域高度变化?

  • AI Technology提供了一种专利解决方案,其可压缩相变热界面垫置于模块和散热器之间。
  • 热界面垫材料的可压缩性使其可以容纳高度公差差的第一个关键部分,因此在模块组件上的任何地方都不会存在气隙。
  • 相变热界面垫的另一个特性是,它在50°C的温度下为大多数应用而设计,以确保消除每个部件和散热器表面之间的空气滞留。
  • 流动性方面是确保最佳的热界面性能的关键,而这种性能不能只靠压缩性来实现。

芯片结温每升高10℃,电子器件的故障率就会增加一倍!

热界面材料性能的比较。较低的温升代表了热界面材料将功率电子器件产生的热量传递给通过强制循环空气向环境散热的散热片(带风扇)的效率的测量。热界面材料的厚度对散热效率也有很大的影响,应在物理配置或结构允许的范围内尽量减少。特定的热界面材料的有效性不能通过宣称的甚至是测量的散装导热数据或值来轻易地预测:对于较薄的结合线或界面厚度来说,热界面材料对其各自界面上的基体的热阻都是显著的,代表着 "耦合效率",是无法预测的,必须通过测量来实现。

比较热界面材料的数据是通过上述配置中的Intel CPU和强制空气散热器来收集的。在散热器的接口处钻孔并嵌入一个热电偶,该热电偶与热接口材料的接口处直接提供接口处的温度数据,用于测量特定热接口材料与散热器的 "耦合"。

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