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一文带你看懂导热硅脂的主要性能参数

新闻来源: 发布日期:2018-02-02 10:29:08发布人:AG游戏小张

作为一种化学物质,导热硅脂有着一些反映自身特性的相关性能参数。了解这些参数的含义,大致上可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。

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1、导热系数(Thermal Conductivity)

导热系数的单位为W/m·K(或W/m·℃),表示截面积为1平方米的柱体沿轴向1米距离的温差为1开尔文(K=℃+273.15)时的热传导功率。数值越大,表明该材料的热传递速度越快,导热性能越好。

各种物质的导热系数相差很大,其根本原因在于不同的物质其导热机理存在着差异。一般而言,金属的导热系数最大,非金属和液体次之,气体的导热系数最小。导热系数小于等于0.055W/m·K的材料称为高效绝热材料,大于等于500W/m·K的料称为高效导热材料。

比如银的导热系数为420,铜为383,铝为204,水的导热系数为0.58左右,而空气的只有0.023左右,目前主流导热硅脂的导热系数均大于1W/m·K,优秀的可达到6W/m·K以上,是空气的200倍以上。但是和铜铝这些金属材料相比,导热硅脂的导热系数只有它们的1/100左右,换而言之,在整个散热系统中,硅脂层其实是散热瓶颈之所在。

目前所知的导热系数最高的物质为金刚石,可达到1000-2000W/m·K。

2、传热系数(Thermal Conductance)

传热系数指在稳定传热条件下,围护结构两侧流体温差为1℃(或1K),1小时内通过1平方米面积传递的热量,单位是W/㎡·K(或W/㎡·℃)。

注意传热系数和导热系数是两个不同概念,在导热硅脂中,应该更多的是导热系数,也是标准的,只是在Arctic Silver的两款产品中,使用了传热系数这个指标。

3、热阻系数(thermal resistance)

热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果,单位℃/W,即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。

目前主流导热硅脂的热阻系数均小于0.1℃/W,优秀的可达到0.005℃/W。

4、粘度(viscosity)

粘度是流体粘滞性的一种量度,指流体内部抵抗流动的阻力,用对流体的剪切应力与剪切速率之比表示,粘度的测定方法,表示方法很多,如动力粘度的单位为泊(poise)或帕·秒。

对于导热硅脂来说,粘度在2500泊左右,具有很好的平铺性,可以容易地在一定压力下平铺到芯片表面四周,而且保证一定的粘滞性,不至于在挤压后多余的硅脂会流动。

但是很少有导热硅脂会提供这个性能参数。

5、工作温度范围

由于硅脂本身的特性,其工作温度范围是很广的。工作温度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热硅脂流体体积膨胀,分子间距离拉远,相互作用减弱,粘度下降;温度降低,流体体积缩小,分子间距离缩短,相互作用加强,粘度上升,这两种情况都不利于散热。

导热硅脂的工作温度一般在-50℃~180℃。对于导热硅脂的工作温度,我们不用担心,毕竟通过常规手段很难将CPU/GPU的温度超出这个范围。

6、介电常数

介电常数用于衡量绝缘体储存电能的性能,指两块金属板之间以绝缘材料为介质时的电容量与同样的两块板之间以空气为介质或真空时的电容量之比。介电常数代表了电介质的极化程度,也就是对电荷的束缚能力,介电常数越大,对电荷的束缚能力越强。

普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。空气的介电常数约为1,常见导热硅脂的介电常数约为5。

极少有导热硅脂产品提供介电常数这个参数值。

7、油离度

油离度是指产品在200℃下保持24小时后硅油析出量,是评价产品耐热性和稳定性的指标。将硅脂涂敷在白纸上观察,会看到渗油现象,油离度高的,分油现象明显;或打开长期放置装有硅脂的容器,油离度大的硅脂,在硅脂表面或容器四周看见明显的分油现象。


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