Beth yw dargludedd thermol?
Dargludedd thermol yw'r eiddo sy'n dweud wrthych pa mor hawdd y mae gwres yn symud trwy ddefnydd pan fo gwahaniaeth tymheredd ar ei draws. Y symbol yw k, neu weithiau λ, a'r uned safonol yw W/(m·K). Os oes gan ddeunydd werth k uchel, mae gwres yn llifo drwyddo'n gyflym. Os yw k yn isel, mae gwres yn symud yn araf.
Rwyf wedi treulio pymtheg mlynedd yn adeiladu insiwleiddio a dylunio sinc gwres, a phob tro mae rhywun yn taflu o gwmpas "dargludedd thermol" heb gyd-destun mae'n rhaid i mi frathu fy nhafod. Mae niferoedd taflenni data yn cael eu mesur o dan amodau labordy perffaith. Nid yw rhannau go iawn mewn systemau go iawn bron byth yn gweld yr union amodau hynny.
Gwerth labordy yn erbyn rhan go iawn
Mae dargludedd thermol labordy yn cael ei fesur ar sampl fflat, lân, heb ddiffyg gyda phwysedd cyswllt perffaith a dim bylchau aer. Yn y maes mae gennych garwedd wyneb, haenau ocsid, amrywiad pwysau cyswllt, ac yn aml ffilm aer denau sy'n lladd dargludedd effeithiol. Efallai y bydd bloc copr yn dangos 400 W/(m·K) yn y gwerslyfr, ond bolltwch ddau sinc gwres copr ynghyd â gwasgedd 2 MPa ac rydych chi'n ffodus i weld 50 000 W/(m²·K) ar y rhyngwyneb.
Metelau
Mae copr pur ar dymheredd ystafell tua 401 W/(m·K). Mae ocsigen-C10100 am ddim ychydig o bwyntiau'n uwch, C11000 masnachol ychydig yn is. Mae alwminiwm 6061 yn sefyll ar 167–180 W/(m·K) yn dibynnu ar dymer. 6063 fel arfer yw 200–210 oherwydd ei fod yn allwthiol ac mae'r strwythur grawn yn cyd-fynd yn well. Mae arian pur yn curo popeth ar ~430, ond does neb yn ei ddefnyddio y tu allan i ychydig o geudodau RF.
Metelau nad ydynt yn-sy'n synnu pobl
Mae diemwnt (CVD neu grisial{0}}sengl) yn rhedeg 1000–2200 W/(m·K). Rydym yn ei ddefnyddio ar gyfer is-osod deuod laser a gatiau GaN HEMT pan nad yw arian yn wrthrych. Gall graffit mewn-plân (taflenni pyrolytig neu graphene) daro 1500–2000 ar hyd y plân, gan ostwng i 6 perpendicwlar. Yr anisotropi hwnnw yw pam mae'n rhaid i chi fod yn ofalus sut rydych chi'n cyfeirio at wasgarwyr gwres graffit mewn ffonau.
Cerameg a llenwyr
Mae alwminiwm nitrid (AlN) yn 170–220 W/(m·K) mewn graddau cynhyrchu. Beryllium ocsid oedd 250-300 ond cafodd ei wahardd yn y rhan fwyaf o leoedd. Mae platennau boron nitride (h-BN) yn rhoi 300–600 mewn-plân pan fyddwch wedi'u halinio mewn polymer, efallai 30 trwy-awyren. Dim ond 30-35 yw alwmina plaen (Al2O3), ond mae 90% o fyrddau LED yn dal i'w ddefnyddio oherwydd ei fod yn rhad ac yn dielectrig.
Polymerau a saim
Mae epocsi neu polywrethan heb ei lenwi yn 0.2–0.3 W/(m·K). Llwythwch ef ag alwmina 70 vol% neu boron nitrid a gallwch wthio 2–4 W/(m·K). Mae padiau thermol rydych chi'n eu prynu oddi ar Digi-Allwedd fel arfer yn 1–8 W/(m·K) swmp, ond y dagfa wirioneddol yw'r gwrthiant cyswllt ar bob wyneb. Mae-newid deunyddiau fesul cam yn dechrau ar 3–5, gall rhyngwynebau metel hylif (gallium) eich rhoi dros 30 os gallwch chi fyw gyda'r llanast.
Gwerthoedd nodweddiadol yr wyf yn eu defnyddio mewn gwirionedd pan fyddaf yn maint sinciau gwres
| Deunydd | Swmp k (W/m·K) @ 25 gradd | Nodiadau y rhan fwyaf o bobl yn anghofio |
|---|---|---|
| Copr C10200 | 401 | Yn disgyn i ~380 ar 100 gradd |
| Alwminiwm 6061-T6 | 167 | |
| Alwminiwm 6063-T6 | 201 | |
| CVD diemwnt | 1800–2200 | Dim ond ar gyfer ardaloedd bach |
| Graffit pyrolytig (mewn-plân) | 1500–1700 | 6–10 allan-o-awyren |
| AlN cerameg | 170–220 | |
| Arian | 429 | Anaml a ddefnyddir |
| Saim thermol (diwedd-uchel) | 8–14 | Rhyngwyneb yn dominyddu beth bynnag |
| Arian yr Arctig 5 (hen gyfeiriad) | ~8.5 | Er hynny, y meincnod y mae pobl yn ei ddyfynnu |
| Ffoil indiwm (tawdd 53 gradd) | 82 | Meddal, yn cydymffurfio'n berffaith |
Llinell waelod: dim ond hanner y stori yw'r rhif k swmp. Mae ymwrthedd cyswllt, gorffeniad wyneb, pwysau mowntio, a dibyniaeth tymheredd fel arfer yn penderfynu a yw eich CPU yn sbardun neu'ch bywydau IGBT.
Rwyf bob amser yn amharu ar niferoedd labordy o leiaf 30 % ar -dyluniadau pas cyntaf, yna mesur tymheredd cyffordd gwirioneddol y fainc. Mae unrhyw beth arall yn gofyn am ddychweliadau maes.