導(dǎo)熱與散熱知識

1、一、導(dǎo)熱系數(shù)簡介導(dǎo)熱系數(shù)（W/mK）熱傳導(dǎo)系敎的定義為：每單位長度、每K,每小時可以傳送條少W的能重，單位為H7 mKo其中5T指熱功建單位，“m”代表長度單位米，陽WKW為絕對溫度單位。該敎值越大說明導(dǎo)熱 性能越奸。二、常見材料的導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)退度，t導(dǎo)熱系教X, W/mK300230銅100377熟鐵1861金100317銀100412鋼(1%C)1845青銅189不銹銀2016帖石02300AL2O335石墨0151棉毛300.050301.09水泥301.5PVC0.14-0.15PP0.21-0.26PE0.42環(huán)氧樹脂0.19FR-4(111ABS0.25酒情（二辱）80%200.2

2、4水銀288.36變壓器油0.128綠油（阻焊劑）1-1.2水300.62空氣00.024水蒸汽1000.025導(dǎo)熱系教是通過實(shí)驗測試出來的，導(dǎo)熱系敎與材料的組成、結(jié)構(gòu)、密度、含水率、退度等國素有關(guān)。非晶 體結(jié)杯 密度校低的材料，導(dǎo)熱系教校小。材料的含水率低、溫度較低時，導(dǎo)熱系敎較小。通常金屬材料 要大于非金屬材料，導(dǎo)體大干絕緣體，源干導(dǎo)熱是依秦電于的運(yùn)功，M固體的熱導(dǎo)率比液體的大，血液體 的又要比氣依的大，這種羞異很大程度上是由干這関種狀態(tài)分于間距不同所導(dǎo)致的。鉆石是個很特殊的例 外，由于結(jié)構(gòu)特殊性以及其純度相當(dāng)?shù)母?，其?dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常見的金屬。通常把導(dǎo)熱系散較低的材料稱為保溫材料（我國國

3、家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡平均退度不齋于35O°C時導(dǎo)熱系數(shù)不大于 0.12W7（mK）的材料稱為保退材料），時把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05 W/（m.K）以下的材料稱為肓效保退材料。從上 表可以看出，毘奸的導(dǎo)熱金屬材料是銀，其次是銅、鋁，由于價格的原因，采用銅/鋁的散熱片比較條。TO 空氣是非常好的保溫材料，因此家內(nèi)裝修如吳是取層玻璃會比較保退；墻內(nèi)夾層也會采用石棉或者PP作為 保溫材料，與其導(dǎo)熱系敎很低不無關(guān)系。三、如何散熱首先介紹若詞一熱阻。熱阻，導(dǎo)熱阻抗，面枳/（長度"導(dǎo)熱系數(shù)），單位Km7w,與長度成正比，與導(dǎo)熱系教和面積成反比。熱 阻越大，熱傳導(dǎo)能力就越蓋，相反，熱阻越小，熱重就越

4、容易傳導(dǎo)。導(dǎo)熱系教是比例參敎，即熱阻是實(shí)際 的散熱效杲。因此導(dǎo)熱系教越高則熱傳導(dǎo)能力越奸，但是如杲散熱路徑變長，則熱阻增加，反麗會降低散 熱效果，所以散熱，應(yīng)該綜合考慮導(dǎo)熱系教和熱阻。如何散熱，說起來大家可能部會講出來很務(wù)手段，但是細(xì)究起來，可能很條概念是錯誤的，或者不禿善的, 壬至有可能會帶人誤區(qū)。比如以下幾個說法：1、導(dǎo)熱硅脂導(dǎo)熱奸2、導(dǎo)熱硅膠越條越好3、硅膠墊片比導(dǎo)熱硅脂好4、空氣會影響散熱5、金雇散熱片散熱好6、散熱片發(fā)黑比原色散熱奸7、銅箔鉆孔可以增加散熱8、羯箔去綠油可以塔加散熱那么這些說法對么？首先簡介一下常用的電于材料前導(dǎo)熱系數(shù)？若稱導(dǎo)熱系教兒W/mKG6硅膠0.6百臺花導(dǎo)熱硅

5、膠>08環(huán)氧膠0.12-0.4髙導(dǎo)熱環(huán)氧膠1絕緣塑（硅膠墊片）1.5-4.4導(dǎo)熱硅脂0.308高導(dǎo)熱硅脂1.4-4那么我們細(xì)細(xì)說一下上面這些說法到底對不對還是有條件的正確。1、導(dǎo)熱硅脂(膠)/硅膠片雖然若宇叫做導(dǎo)熱硅脂，實(shí)際上從其導(dǎo)熱系教上可以看出，導(dǎo)熱能力很差很克，那么為什么叫做導(dǎo)熱硅脂？ 為什么會有“導(dǎo)熱”的若頭？導(dǎo)熱硅脂就是在硅脂的基礎(chǔ)上添加了金，屬氧化物增強(qiáng)導(dǎo)熱能力，純正的硅膠大約0.3左右的導(dǎo)熱系教，為 了增強(qiáng)導(dǎo)熱能力麗添加以下幾種粉耒：氧化怡粉耒、煤化硅粉耒、氧化鋅粉耒、氮化硼粉耒等；如果對于 絕緣性能要求校低，可以添加石星或者錫鋅柔性金雋增加導(dǎo)熱能力(Intel原裝灰色導(dǎo)熱

6、進(jìn)脂就是添加石聖幾 但是導(dǎo)熱硅脂其導(dǎo)熱系敎還是不高，音通導(dǎo)熱硅脂比不上水泥的導(dǎo)熱系教1.5,那么為什么用導(dǎo)熱硅脂不用 水泥？原因就在干，導(dǎo)熱硅脂/硅膠導(dǎo)熱系數(shù)“遠(yuǎn)”比空氣奸，空氣是一個很不奸的保溫材料，當(dāng)M()S與散熱片 之間接觸的時候，由于接觸面之閭不聲光滑，存在空氣間潦，會導(dǎo)致熱重不能尺時傳遞到散熱片間使M()S 退度剖增，最終燒壞。M導(dǎo)熱硅脂/硅膠片是柔性的，可以很好的滲入間隙中，將空氣擠出，使得熱重能酩 比較好的傳遞。相同面積，0.1mm厚的空氣與1mm厚的導(dǎo)熱硅脂，哪個熱阻?。肯嗤娣e，0.1mm厚的導(dǎo)熱硅脂與1mm厚的導(dǎo)熱硅膠，哪個熱阻??？有人會說這個問題很搞笑，但是我們生產(chǎn)過程中

7、會出現(xiàn)的狀況，謹(jǐn)膠片是有厚度的，相同面積，同材質(zhì)() 1mm的硅膠片熱阻就要遠(yuǎn)小于1mm的硅膠片，而使用導(dǎo)熱硅脂的話，由于散熱片和M()S的金屬部分會直 接接綜，間隙更小，散熱也就更好，可是總有人會選擇厚的硅膠片，總會有人會堆積導(dǎo)熱硅膠。比如led 球燈，相外売內(nèi)部窒一個驅(qū)功板，然后全部灌封導(dǎo)熱硅膠，其實(shí)對于呃幼板的散熱效果很不理想。所以，磋脂硅膠硅膠片，均不是用來散熱，而只是輔助散熱，設(shè)計時應(yīng)該考慮如何讓功率器件更奸的接觸 散熱片。謹(jǐn)脂能讓金屬部分亙接接觸，是首選；其次就是薄的絕緣墊或者溥的導(dǎo)熱硅膠；無論使用哪種材 質(zhì)，組裝過程中將、I()S和散熱片之間盡可能壓接緊密是必須的，時導(dǎo)熱硅膠堆積

8、、組裝結(jié)構(gòu)松散等會對散 熱帶來致命的皺陷。當(dāng)然，很多人是被“導(dǎo)熱”的若宇給誤導(dǎo)了。2、空氣空氣導(dǎo)熱系教很低，但不一定會影響散熱?？諝獾拇嬖诩偃羰窃诟邷仄骷c散熱片之間，那么必然會影響 散熱，例如雙層玻笊用來保退。但是冬天室外，可以說空氣厚度無限厚.為什么會覺得冷？為什么冬天穿 衣服要抗風(fēng)？為什么都說刺骨的北風(fēng)？這就是因為空氣分為靜態(tài)和動態(tài)，功態(tài)時候就是“風(fēng)”，可以很好的散熱。總之，必要要記住的是：所有 的散熱系統(tǒng)最終都會散熱到空氣中！因此，如何在最后與空氣接竝時能醉更快的將熱埜傳違出去是散熱系 統(tǒng)設(shè)計館重中之重，麗形成臺理的風(fēng)道是必要的手段。像品牌電腕都會設(shè)計比較臺理的風(fēng)道以達(dá)到理想的散熱效果

9、，如果不能使空氣流幼，往往會風(fēng)扇空轉(zhuǎn)即溫 度散不出去，那么這個系統(tǒng)就是失敗的，無法取得很奸的散熱效果。這是設(shè)計問題，不是空氣問題。如果沒有空P對流，全金屣外殼并不比塑料外売散熱效杲好很條，例如干機(jī)。因為CPU熱重發(fā)出到機(jī)殼上 歆熱出去，中間會有一層空氣間隙，是熱阻的主要來源，相比較聞言機(jī)売的材質(zhì)影響就小很冬。但是，只 要加了一個小小的風(fēng)扇，溫度就可以大幅度下降，只是干機(jī)結(jié)構(gòu)限制無法使用。對于功率部分散熱設(shè)計臺理的系統(tǒng)，那么其余發(fā)熱校低的地方，例如控制枝心等暴藩在空氣中與密封在密 封膠里面，其實(shí)熱阻羞距并不大，也不過是幾倍的關(guān)系。因此密封膠的選擇應(yīng)首先電慮使用環(huán)埴對于膠的 防水.贋勒等要求，而不

10、是導(dǎo)熱系數(shù)。3、散熱片金屬導(dǎo)熱系數(shù)高，但是不代表其散熱一定就奸。就算同樣是金厲，同一種金厲，一個做成金屬決，一個做成金屬柵，相同體積的時候，后者散熱效果就好。 因為最終散熱媒介就是空氣，與空氣接觸面積越犬就會散熱越奸，所以現(xiàn)在的CPU散熱片，越是高端的， 越是做的薄，做的柵條。眾所周知，小米2手機(jī)中增加了一種導(dǎo)熱利器一石罷散熱膜，引發(fā)了潮流，大家爭相仿效。導(dǎo)熱系教石 羞散熱膜可以做到1500,已經(jīng)超出金屬很務(wù)。但是石墨散熱膜又給大家挖了個坑，散熱膜”并不是起到散熱作用，麗是導(dǎo)熱，因為其并沒有增犬與空 氣接竝面積，其其正的作用是將干機(jī)內(nèi)部發(fā)熱元件的熱重進(jìn)行均衡。大家都知道手機(jī)芯片上都會貼上金屬

11、屏蔽罩，同時起散熱作用，M有的發(fā)熱大，有的發(fā)熱小，如果依靠空氣的傳導(dǎo)效果很差，就會使一些部位 退度急劇上升，麗石墨散熱膜作用就是將退度高的散熱片熱壁快速傳遞到退度低閉散熱片上，使干持設(shè)缶 不會出現(xiàn)局部高溫。單純使用金屬條件下，散熱最奸的應(yīng)該是熱管+散熱片。熱管的產(chǎn)生實(shí)際上是熱對流理論成熟的表現(xiàn)，熱 管中的冷凝氣在發(fā)熱端和冷凝端來回循環(huán)，依靠氣液相之間的變化快速循環(huán)，使熱重快速傳導(dǎo)散發(fā)出去， 其導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于昔通的金屬。當(dāng)然成本也增加不少。這在高端的LED產(chǎn)曲中可以專慮。如果散熱片沒有加風(fēng)扇就是被功散熱，依靠溫差產(chǎn)生的熱對流將熱重歆發(fā)到空氣中，麗加上風(fēng)扇能夠?qū)崿F(xiàn) 校奸的風(fēng)道，是主功散熱，效杲會

12、明顯優(yōu)于被勒散熱。還有一種特殊的設(shè)計，就是射流器（Synjet）,其方 法就是將空氣壓縮后高速噴出，直接將芯片的熱星帶走，這必然是LED奪散熱以后的發(fā)展趙舞。4、發(fā)黑的散熱片常見發(fā)黑只有鐵和紐 因為鐵發(fā)黒（正確叫法：發(fā)苗）生成四氧化三鐵，餛陽杭氧化后是三氧化二恰（剛 玉，苗寶石主要成分），染色后得到發(fā)黑效果（陽機(jī)氧化電紐著色）。共同的特點(diǎn)就是：致密、耐薯、抗 庸蝕。而銅氧化后的氧化銅，疏松，機(jī)易吸收水分聞迅速腐蝕，所以銅散熱片發(fā)熙反血會是不良。實(shí)際物體在單位時間內(nèi)發(fā)出的輻射熱流重可以采用Sicfaii-Bolmn （史蒂芬玻耳茲曼定律）定律計算， 如果大家有興趣，可以搜索一卞，有工程帥做過測試

13、，發(fā)黑石其發(fā)射率可以墳加35倍，具體教據(jù)因為未 經(jīng)允許所以不能引用。可以見得，氧化后的氧化物可以一定程度上加大其熱輻射效果，也就是說散熱片發(fā)黒可以一定程度上降低 散熱片溫度。與此同時，發(fā)黒層厚度一般小于15um,熱阻非常小，對于散熱影響并不大。但是，基本上少見CPU的散熱片是發(fā)黑的，為什么？因為退度！在100度以下的時候，熱輻射的重很小， 又處干一個封閉環(huán)境，熱輻肘實(shí)嘛上是沒有效杲的。血風(fēng)路設(shè)計臺理的時候，熱對流和熱傳導(dǎo)其降低退置 的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出熱輻射的效率，因此，如果必須使用發(fā)黒處理來降低退，矍，一定程度上說明散熱系統(tǒng)冗余 不足05、銅箔鉆孔/銅箔去綠油其實(shí)前面說了很條，這個問題如果大家仔細(xì)閱瀆前面的內(nèi)容時侯就應(yīng)該有了咨案C有人認(rèn)為去除綠抽，可以使銅箔與空氣宜接接竝，散熱會奸一些。但是實(shí)際上并不是如此。綠抽，是阻焊 層的俗稱，通常為10u