常见接触热阻值
「建议收藏」功率电子器件界面热阻和接触热阻是如何测量的-
功率电子器件界面热阻和接触热阻是如何测量的?随着微电子技术的发展，电子芯片不断的趋向于小型化、集成化，热量通常被认为是电子系统前进发展的限制性因素，在电子设备热设计领域，热量的积累，温度上升过高对器件的寿命和可靠性都会产生非常不利的影响。
有研究表明，当工作环境为70℃~80℃时，工作温度每提高1℃，芯片的可靠性将下降5%。
因此，对于界面热传导的研究就变得尤为重要。
在各种功率电子器件中，电子器件产生的热量由内而外的传递需要经过数层接触面，不同材料相互接触时会产生界面，界面对热流有阻碍作用, 而界面热阻的概念亦即运用于此。
界面热阻的精准测量也是在集成电路设计时选择热界面材料重要因素——当热量流经接触界面时，将产生一个间断的温度差∆T，根据傅里叶定律，界面热阻Rimp可表述为：Rimp=(T1T2)/Q。
其中，Rimp为界面热阻，T2为上接触部件的界面温度，T1为下接触部件的界面温度，Q为通过接触界面的热流通量。
这里展示一个典型封装结构：在热量由芯片传递至散热器的过程中，需要经过多个固固界面。
当两个部件之间进行接触传热时，由于固体表面从微观上粗糙不平，部件之间实际上是通过离散的接触点进行接触传热的，有研究表明，这之间的实际接触面积不到部件对应表面积的3%，因而产生了非常高的界面热阻。
当界面填充有TIM时，增加了实际的接触面积，界面热阻的数值也随之减少。
界面热阻包括接触热阻和导热热阻两部分，各类热阻的关联如下图所示：那么界面热阻和接触热阻是怎么样测量的呢?在实际应用中，为了充分表征热界面材料的导热能力，材料本身的导热率和热阻的准确测量是必须的。
其实，界面热阻的测量非常简单，目前业内常用于热阻测试的标准为ASTM D5470，根据上面提到的傅里叶公式Rimp=(T1T2)/Q，常用的测试设备可以直接或间接测得上下界面的温度和流经的热通量，进而得到材料的表观界面热阻。
而由界面热阻引申而来，可以进一步得到接触热阻和导热系数：Rimp=1/λS*L+Rcon。
电子元件接触热阻详述(米克)
图3(b)中这个物体的热阻该怎么定义呢？哪一点 如对一根电线，L 是长度，A 是截面积，ρ 是电阻率， 的温度是T ？用多大的Q ？是总的Q 还是从T 流到T 2 2 2 它与物质本身的特性有关。请注意，上面所示的简单 的Q 呢？怎么测量呢？ 公式告诉我们，不用担心在通过导线的时候电流会流 这样一个简单的问题就阻止了人们用热阻来度量 向周围环境中而损失掉。末端的电流等于始端的电流， 传热吗？不，没有。如果你知道怎么使用热阻这个概 因为空气是极其不良的导电体。 念，他仍然是很有用的性能参数。 现在，让我们来看一下一维导热问题： T1 − T2 T1 − T2 T 1 − T2 = = L L/KA Rth 高的热阻是好还是不好呢？问题的答案要依赖于 你是想要散出热量还是想保存热量。如果你想通过散 Qcond = KA (1) 热来保持物体“凉爽” ，就需要低热阻。如果你想保存 你有的热量，你就需要高热阻。我希望我家的墙壁有 非常高的热阻，这样我就能保存热量。然而，如果我
(4) 阻存在。芯片用某类环氧物贴在引线框上。在此我们 假设结是理想地贴在芯片和引线框上。如果结点和引 这就意味着，例如如果我们关心一个电子元器件 线框接触面积比引线框的面积小的话，热散过程还存 的散热问题，在热量能够到达环境之前，必须克服至 在另一个接触热阻。从引线框，热不得不首先进入外 少两个热阻。第一个热阻是从发热部位到器件表面， 壳，然后转弯，进入引线。一路上，引线和外壳之间 第二个热阻是从表面到环境。当我们使用更高导热系 存在热传递（因为外壳急切的希望自己能与外界环境 数的材料时，我们只解决了第一个热阻。为了减小第 进行热交换） 。一旦引线走出封装，他就暴露在周围环 二个热阻，我们必须处理h。这里不再深入讨论，我们 境中并进行自己的热交换。从而热进入电路板并在与 将在其他独立的教程来介绍。 板周围环境进行热交换的时候沿板扩散。
接触热阻与接触导热填料
接触热阻与接触导热填料任红艳 胡金刚( 北京空间飞行器总体设计部 北京 100086 )文 摘 在调研国内外接触热阻研究的基础上,介绍了关于接触热阻及接触导热填料的研究发展情况。
对导热脂及油、金属、导热垫、RT V、镀层等导热填料的性能、应用情况作了简介,提供工程应用参考。
关键词 接触热阻,接触热导率,填料Thermal C ontact Resistance and Thermal C onductive FillerRen H ongyan Hu Jingang( Beijing Institute of S pacecraft System Engineering Beijing 100086 )Abstract On the basis investigation of thermal contact resistance developed in the w orld,the development on ther2 mal contact resistance and thermal conductive filler is briefly introduced.The properties and applications of s ome thermal conductive filler materials such as thermal conductive grease and oil,metal,gasket,RT V,coating etc.are presented here to provide reference to engineering use.K ey w ords Thermal contact resistance,Thermal contact conductive,Filler1 引言航天器在其飞行过程中要经历极为恶劣的热环境,其温度可从摄氏零下200多度变至数千度以上。
接触电阻
主要受接触件材料、正压力、表面状态、使用电压和电流等因素影响。
1) 接触件材料电连接器技术条件对不同材质制作的同规格插配接触件，规定了不同的接触电阻考核指标。
如小圆形快速分离耐环境电连接器总规范GJB101-86规定，直径为1mm的插配接触件接触电阻，铜合金≤5mΩ,铁合金≤15mΩ。
2) 正压力接触件的正压力是指彼此接触的表面产生并垂直于接触表面的力。
随正压力增加，接触微点数量及面积也逐渐增加，同时接触微点从弹性变形过渡到塑性变形。
由于集中电阻逐渐减小，而使接触电阻降低。
接触正压力主要取决于接触件的几何形状和材料性能。
3) 表面状态接触件表面一是由于尘埃、松香、油污等在接点表面机械附着沉积形成的较松散的表膜，这层表膜由于带有微粒物质极易嵌藏在接触表面的微观凹坑处，使接触面积缩小，接触电阻增大，且极不稳定。
二是由于物理吸附及化学吸附所形成的污染膜，对金属表面主要是化学吸附，它是在物理吸附后伴随电子迁移而产生的。
故对一些高可靠性要求的产品，如航天用电连接器必须要有洁净的装配生产环境条件，完善的清洗工艺及必要的结构密封措施，使用单位必须要有良好的贮存和使用操作环境条件。
4) 使用电压使用电压达到一定阈值，会使接触件膜层被击穿，而使接触电阻迅速下降。
但由于热效应加速了膜层附近区域的化学反应，对膜层有一定的修复作用。
于是阻值呈现非线性。
在阈值电压附近，电压降的微小波动会引起电流可能二十倍或几十倍范围内变化。
使接触电阻发生很大变化，不了解这种非线***，就会在测试和使用接触件时产生错误。
5) 电流当电流超过一定值时，接触件界面微小点处通电后产生的焦耳热，作用而使金属软化或熔化，会对集中电阻产生影响，随之降低接触电阻。
接触电阻增大的原因及对温升的影响当两个金属导体相接触时，在接触区域内存在着一个附加电阻，称为接触电阻。
接触电阻由收缩电阻和膜电阻组成。
即：Rj=Rs Rb(1)Rs：收缩电阻Rb：表面膜电阻导体总电阻R为：R=Rl Rj(2)Rl—导体固有电阻Rj—接触电阻(R1=ρ.1/s;ρ为电阻系数；1为导体长度；s为截面面积，(3)F—加于两导体的机械压力(N)HB—材料的布氏硬度—与材料变形情况有关的系数，一般情况为～1，当接触面较平，弹性变形是主要的，则取小值，接触点全部是塑性变形时,=1n—接触点数目表面膜电阻Rb则与表面覆盖层的性质有关。
常用金属的电阻率之欧阳法创编
常见金属的电阻率，都来看看哦很多人对镀金，镀银有误解，或者是不清楚镀金的作用，现在来澄清下。
1。
镀金并不是为了减小电阻，而是因为金的化学性质非常稳定，不容易氧化，接头上镀金是为了防止接触不良（不是因为金的导电能力比铜好）。
2。
众所周知，银的电阻率最小，在所有金属中，它的导电能力是最好的。
3。
不要以为镀金或镀银的板子就好，良好的电路设计和PCB的设计，比镀金或镀银对电路性能的影响更大。
4。
导电能力银好于铜，铜好于金！现在贴上常见金属的电阻率及其温度系数：物质温度t/℃电阻率（-6Ω. cm）电阻温度系数aR/℃-1 银20 1.586 0.0038(20℃) 铜20 1.678 0.00393(20℃) 金20 2.40 0.00324(20℃) 铝20 2.6548 0.00429(20℃) 钙0 3.91 0.00416(0℃)铍20 4.0 0.025(20℃) 镁20 4.45 0.0165(20℃) 钼0 5.2 铱20 5.3 0.003925(0℃~100℃) 钨27 5.65 锌20 5.196 0.00419(0℃~100℃) 钴20 6.64 0.00604(0℃~1 00℃) 镍20 6.84 0.0069(0℃~100℃) 镉0 6.83 0.004 2(0℃~100℃) 铟20 8.37 铁20 9.71 0.00651(20℃) 铂20 10.6 0.00374(0℃~60℃) 锡0 11.0 0.0047(0℃~ 100℃) 铷20 12.5 铬0 12.9 0.003(0℃~100℃) 镓20 17.4 铊0 18.0 铯20 20 铅20 20.684 (0.0037620℃~40℃) 锑0 39.0 钛20 42.0 汞50 98.4 锰23~100 185.0常见金属功函数银Ag (silver) 4.26铝Al (aluminum) 4.28金Au (gold) 5.1铍Be Beryllium 5 碳C Carbon 4.81 钙Ca Calcium 2.9 钴Co Cobalt 5 镉Cd Cadmium 4.07 铬Cr (Chromium) 4.6 铯Cs (cesium) 2.14 铜Cu (copper) 4.65 铁Fe Iron 4.5 汞Hg Mercury 4.5 钾K Potassium 2.3 锂Li (lithium) 2.9 镁M Magnesium 3.68 钼Mo (Molybdenum) 4.37 钠Na Sodium 2.28 镍Ni Nickel 4.6 铅Pb (lead) 4.25 钯Pd Palladium 5.12 铂Pt Platinum 5.65 硒Se Selenium 5.11 锡Sn (tin) 4.42钛Ti Titanium 4.33 铀U Uranium 3.6 钨Wu Tungsten 4.5 鈮X Niobium 4.3 锌Zn Zinc 4.3。
各种常用金属材料及铝合金导热系数
目前市面上散热风扇所使用的散热片材料几乎都是铝合金,只有极少数是使用其他材料;事实上,铝并不是导热系数最好的金属,效果最好的是银,其次是铜,再其次才是铝;但是银的价格昂贵,不太可能拿来做散热片；铜虽笨重,但散热效果和价格上有优势,现在也逐步用来做散热片了；而铝的重量非常轻,兼顾导热性和质量轻两方面,因此,才普遍被用作电子零件散热的最佳材料;铝质散热片并非是百分之百纯铝的,因为纯铝太达于柔软,所以都会加入少量的其他金属,铸造而成为铝合金,以获得适当的硬度,不过铝还是占了约百分之九十八左右;导热系数的大小表明金属导热能力的大小,导热系数越大,导热热阻值相应降低,导热能力增强; 在金属材料中,银的导热系数最高表,但成本高；纯铜其次,但加工不容易;在风冷散热器中一般用6063T5铝合金,这是因为铝合金的加工性好纯铝由于硬度不足,很难进行切削加工、表面处理容易、成本低廉;但随着散热需求的提高,综合运用各种导热系数高的材料,已是大势所趋;有部分散热片采用了纯铜或铜铝结合的方式来制造;例如,有的散热片底部采用纯铜,是为了发挥铜的导热系数大,传热量相对大的优点,而鳍片部分仍采用铝合金片,是为了加工容易,将换热面积尽可能做大,以便对流换热量增大;但是此种方法最大的难点在于如何将铜与铝型鳍片充分地连接,如果连接不好,接触热阻会大量产生,反而影响散热效果;各种常用金属材料及铝合金导热系数材料名称导热系数材料名称导热系数银% 411 W/ 硬铝%Cu 177 W/纯铜 398 W/ 铸铝%Cu 163 W/金 315 W/ Mg,%Mn 148 W/纯铝 237 W/ 6061型铝合金 155 W/1070型铝合金 226 W/ 黄铜30%Zn 109 W/1050型铝合金 209 W/ 钢%C 54 W/6063型铝合金 201 W/ 青铜25%Sn 26 W/ 金和银的导热性能比较好,但缺点就是价格太高,纯铜散热效果则次之,但已经算是非常优秀的了,不过铜片也有缺点：造价高、重量大、不耐腐蚀等;所以现在大多数散热片都是采用轻盈坚固的铝材料制作的,其中铝合金的热传导能力最好,好的CPU风冷散热器一般采用铝合金制作; 最好的散热材料并不是铝材;是银,接着是铜,金,再者就是铝;至于金和银,散热固然好,可是它的成本高,制作工艺复杂,最主要的还是成本问题,所以这两种材料是商家不大认同的; 至于铜,目前市场上也不断的出现了纯铜的散热器,采用纯铜的材料并不见得好,铜的导热性能比起铝要快的多,但铜的散热没有铝快,铜可以快速的把热量带走,但无法在短时间内把本身的热量散去,这就很有可能造成在PC关机时热量在短时间内散不去,在CPU上方形成一个无形的热源;另外铜的可氧化性这是铜本身最大的弊病;当铜一旦出现氧化状态,从导热和散热方面都会大大的下降; 在以上的铜和铝的对比中形成了一种新型的工艺——铜铝结合;所谓的铜铝结合就是把铜和铝通用一定的工艺完美的结合到一块,让铜快速的把热量传给铝,再由大面积的铝把热量散去,这不但增充了铝的导热不及铜,还弥补了铜的散热不如铝,有机的结合从而达到急速传热快速散热的效果金属导热系数表W/mK热传导系数的定义为：每单位长度、每K,可以传送多少W的能量,单位为W/mK;其中“W”指热功率单位,“m”代表长度单位米,而“K”为绝对温度单位;该数值越大说明导热性能越好;以下是几种常见金属的热传导系数表：银 429铜 401金 317铝 237铁 80锡 67铅各种物质导热系数material conductivity K W/diamond 钻石 2300silver 银 429cooper 铜 401gold 金 317aluminum 铝 237各物质的导热系数物质温度导热系数物质温度导热系数亚麻布 50 落叶松木 0木屑 50 普通松木 45 ～海砂 20 杨木 100研碎软木 20 胶合板 0压缩软木 20 纤维素 0聚苯乙烯 100 丝 20 ～硫化橡胶 50 ～炉渣 50镍铝锰合金 0 硬质胶 25青铜 30 32～153 白桦木 30殷钢 30 11 橡木 20康铜 30 雪松 0黄铜 20 70～183 柏木 20镍铬合金 20 ～171 普通冕玻璃 20 1石棉 0 ～石英玻璃 4纸 12 ～燧石玻璃 32皮棉重燧石玻璃矿渣棉 0 ～精制玻璃 12毡汽油 12蜡凡士林 12纸板“天然气”油 12皮革～甘油 0冰煤油 100新下的雪蓖麻油 500填实了的雪橄榄油 0瓷已烷 0石蜡油二氯乙烷变压器油 90%硫酸石油醋酸 18石蜡硝基苯柴油机燃油二硫化碳沥青甲醇玄武岩四氯化碳拌石水泥三氯甲烷花岗石～氨气丙铜水蒸汽～苯重水蒸汽水空气聚苯板木工板重水硫化氢表2 窗体材料导热系数窗框材料钢材铝合金 PVC PA 松木导热系数 203表 3 不同玻璃的传热系数玻璃类型玻璃结构m 传热系数K-w/m2-k单层玻璃双层中空玻璃5×9×55×12×5一层中空玻璃5×9×5×9×5 ←-- 5×12×5×12×5Lhw-E中空玻璃5×12×5你可以自己查一下。
接触表面的压力接触热阻
典型表面接触的压力接触热阻曲线测试报告一、 研究背景及目的意义两个工件相接触时，结合面在宏观上是完全接触的，但是实际情况并非如此。
由于工件加工条件的不同，实际结合面表面在微观上的是凹凸不平的，这使得两接触面只是在某些微凸峰处相互接触，而在其他部分间存在间隙，并充满媒介质。
因此，两个零件的实际接触面积远远小于宏观上的名义接触面积。
同时，结合面间隙中的媒介质导热系数一般较接触金属材料小得多。
那么在结合面处就会产生对热流的阻力，造成明显的温差，这种结合面对热流的阻力即接触热阻。
工件1工件2图1两试件接触时结合面温度分布示意图 目前，结合面接触热阻的获得方法主要有理论计算、试验测试和经验公式三种。
理论计算和经验公式是结合工件表面特征及结合面特定使用状态得到的，它们都能够比较好的解决针对特定材料的某一种接触状态下的接触热阻计算问题。
但是，理论计算和经验公式缺少一般性，同一种材料的工件在表面加工方式和使用条件发生变化时，结合面间的接触热阻也会千差万别。
试验测试是以实际工件为对象，测试其在实际的使用状态下的接触热阻，能够很好的反应结合面的实际接触状态。
有限元方法已经成为在设计阶段预测机床性能的重要手段，有限元分析结果的准确性主要取决于有限元模型和边界条件与实际的符合程度，特别是结合面的处理情况。
机床零件的材料和表面加工方式相对比较固定，通过试验的方法获得这些类型结合面接触热阻的准确值将有助于提高有限元分析的准确性。
二、 接触热阻的测试原理及装置单位面积上接触热阻的定义为/c c R t q =∆ （1）式中，c R 为单位面积上的接触热阻/2-1m W C ⋅⋅ ；c t ∆为结合面温差/°C ；q 为单位面积上的热流量/-2W m ⋅。
接触热导的定义为1/c c h R = （2）式中，c h 为结合面的接触热导/-2o -1W m C ⋅⋅。
由式子(1)中单位面积接触热阻的定义可以看到，接触热阻主要取决于结合面的温降c t ∆和通过结合面单位面积上的热量q 。
一种接触热阻的数值计算方法
文章编号：!""#$!#%"（&""&）"’$""%%$"’一种接触热阻的数值计算方法沈军，马骏，刘伟强（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙’!""(%）摘要：分别采用截锥体、圆弧形和三角形模型来模拟实际物体的接触面，利用)*+,-.,/三角形非结构化网格离散温度场，并使用有限元法数值计算接触热阻。
通过比较几种模型的计算结果，提出控制角为%"0的三角形模型有较高的精度。
给出接触热阻的近似计算公式，并分析了表面粗糙度对接触热阻的影响，所得出的结论在工程实际应用上有一定的参考价值。
关键词：接触热阻；有限元法；表面粗糙度中图分类号：12!!3%文献标识码：,!"#$%&’()*+)*(#*),’-./%,0-1-230%&$)*+-.,)(,4%5’5,).(%45*.678，9,678，+:-;<=$>=?8@（A B C C <@<B D ,<E B F G ?H <?8I9?J <E =?C *8@=8<<E =8@，.-)K ，A L ?8@F L ?578?8’!""(%，A L =8?）!65,&)(,：-F =8@J E 78H ?J <I H B 8<，H =E H 7C ?E ?8I J E =?8@7C ?EM B I <C F J B F =M 7C ?J <J L <H B 8J ?H J F 7E D ?H <，J L <J L <E M ?C H B 8J ?H J E <F =F J ?8H <=FH ?C H 7C ?J <IN ?F <IB 878F J E 7H J 7E <I )<C ?78?O J E =?8@7C ?J =B 8@=E IF B C 7J =B 8?8ID =8=J <<C <M <8J M <J L B I 3K L <J E =?8@7C ?E M B I <C =F H B 8F =I <E <IM B E <G E <H =F <P L <8=J F H B 8J E B C ?8@C <=F%"0?8I?8?G G E B Q =M ?J <D B E M 7C ?=F G E B R =I <ID B E H ?C H 7C ?J =B 8B D J L <J L <E M ?C H B 8J ?H J E <F =F J ?8H <N O H B M G ?E =8@H B M G 7J ?J =B 8M B I <C F 3KL <E <C ?J =B 8F L =G P =J LJ L <EM ?C H B 8J ?H J E <F =F J ?8H <?8I F 7E D ?H <E B 7@L 8<F F =F I =F H 7F F <I D =8?C C O 3K L <BN J ?=8<I E <F 7C J F ?E <H B 8F =I <E ?J <D B E <8@=8<<E =8@?G GC =H ?J =B 837%89-&15：K L <E M ?C H B 8J ?H J E <F =F J ?8H <；S =8=J <<C <M <8JM <J L B I ；47E D ?H <E B 7@L 8<F F 收稿日期：&""!$!&$!&；修回日期：&""&$"!$!"作者简介：沈军（），男，硕士，从事空间推进系统热控制"引言随着传热技术的不断发展和广泛应用，对接触热阻的预测已成为工程应用中一个十分重要的环节，受到了越来越广泛的关注，人们对接触热阻的研究和了解也日渐深入。