Wie übertragen Thermobänder trotz ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit Wärme?

Ich musste kleine Kühlkörper an Mosfets und CC-Leistungsregler anbringen. Auch einige Hochleistungsdioden.

Heute habe ich gelernt, dass Wärmeleitpasten, selbst die besten auf dem Markt, Dutzende Male weniger leitfähig sind als Aluminium oder Kupfer.

Ich verstehe, dass Wärmeleitpaste nur zum Abdecken mikroskopischer Risse verwendet wird.

Aber was ist mit Thermoklebebändern?

Meine Frage ist:

Mit einem Thermoband könnte ich die Oberfläche zwischen Wärmequelle und Kühlkörper vollständig abdecken, um sie miteinander zu verbinden.

Wenn Thermoband 100-mal weniger leitfähig ist als Aluminium, wie schaffen sie es dann, ihre Aufgabe zu erfüllen und die Wärme auch bei Hochleistungsanwendungen zu übertragen?

sie sind sehr dünn.
Dünn ist immer schlechter, wenn es um Thermik geht.
@VoltageSpike Wenn das wahr wäre, könnten wir Häuser isolieren, indem wir die Wände sehr dünn machen.
@rackandboneman @#^! Ich verwechsele immer Leitfähigkeit mit spezifischem Widerstand, das ist ein schreckliches Problem

Antworten (4)

Der thermische Gesamtwiderstand ist die Länge * spezifischer Widerstand / Ac, wobei die Länge die Länge des leitfähigen Pfads ist, Ac die Querschnittsfläche des leitfähigen Pfads ist und der spezifische Widerstand der thermische Widerstand des Pads ist.

Die Leiterbahnlänge ist eigentlich nur die Dicke des Pads. Obwohl der spezifische Widerstand hoch sein kann, ist es insgesamt ein guter Wärmeleiter, da die Dicke des Pads sehr gering ist.

Es ist ein Designziel, die Pads aus dem besten Allround-Material zu machen. Es ist schwer, etwas Anschmiegsames zu finden, das als Kühlkörperpad fungieren kann, das extrem leitfähig ist wie Kupfer oder Aluminium. Manchmal müssen die Pads auch elektrisch isolieren.

Vielen Dank, dass Sie meine Frage gelesen haben. :) Da das Klebeband dünn ist, kann Wärme durchdringen, und obwohl es 100-mal weniger leitfähig als Metall ist, ist es kein Problem, da die Barriere klein ist. Danke!
@Marcelm auf jeden Fall. Danke.

Wärmeleitende Verbindungen/Bänder sind weniger leitfähig als Metalle, aber um Größenordnungen besser als Luft. Das Hauptziel dieser Schnittstellen ist es, die Lücken zwischen der festen Schnittstelle zwischen Ihrer Wärmequelle und Senke zu füllen. Ohne solche Verbindungen würden sich Lufteinschlüsse bilden und die thermische Grenzfläche wäre schlecht. Siehe das Bild unten ( Quelle ). Die Verbindung nimmt jeden Raum zwischen rauen Grenzflächen ein. Vergleichen Sie die thermischen Schnittstellenoptionen anhand der Tabelle am Ende der Beschreibung und Sie werden sehen, dass die Verbindungen sinnvoll sind.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein einzelnes massives Stück Kupfer- oder Aluminiumberg direkt auf dem Chip-Die würde sicherlich einen besseren Kühlkörper darstellen, aber das Problem ist, dass es die gesamte Schaltung kurzschließen würde, daher muss eine Epoxid-Verkapselung für eine isolierende Schnittstelle verwendet werden und als Ergebnis dann eine Verbindung zur Schnittstelle zu einem Kühlkörper aus Metall.

Wenn die Kosten keine Rolle spielen, können sogar noch neuartigere thermische Schnittstellen entwickelt werden. Ich habe in bestimmten Verpackungen einen Diamantkopf für die chemische Gasphasenabscheidung verwendet, da der Diamant einer Epoxid-Grenzfläche überlegen ist, aber immer noch isolierende Eigenschaften hat. Beispielquelle , obwohl ich solche Geräte noch nie persönlich benutzt habe .

Wärmeleitfähigkeitstabelle:

Wärmeleitfähigkeit der Luft: ~26mW/mK

EMV-Verpackungsmasse: ~ 2-4 W/mK

Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste High Grade: 8,5 W/mK

Aluminium: 205 W/mK

Kupfer: 385 W/mK

Diamant: 2200 W/mK

Hallo. Vielen Dank für Ihre Antwort. Wie ich jedoch zu erklären versuchte, verstehe ich den Zweck und die Magie von Wärmeleitpasten. Meine Verwirrung rührt von der Tatsache her, dass, während Wärmeleitpaste in dünnen Mengen aufgetragen und durch Druck zum Füllen der Lücken gebracht werden kann, ein Wärmeleitband 100% der Oberfläche bedeckt (oder bedecken kann), wodurch eine Sperrschicht zwischen 2 entsteht Metalle. Wenn diese 2 Metalle eine 100-mal oder 200-mal höhere Wärmeleitfähigkeit haben, wie kommt es dann, dass das Thermoband, das den Kontakt zwischen den beiden blockiert, mit seiner 100-mal geringeren Leitfähigkeit immer noch den Job macht?
@ Phil. Machen wir ein Gedankenexperiment. Stellen Sie sich 2 Kupferflächen vor, die nach der Bearbeitung nur auf 1 % der Fläche direkten Kontakt haben, wenn sie zusammengepresst werden. Die restlichen 99 % sind Hohlräume, die sich nicht direkt berühren. Jetzt können Sie die verbleibenden 99% der Grenzfläche durch Luft (schlechte Leitfähigkeit) oder etwas anderes wie Wärmeleitpaste (gute Leitfähigkeit) arbeiten lassen. Ihre effektive Wärmeleitfähigkeit beträgt 1% Kupferschnittstelle + 99%, was auch immer Sie sonst gewählt haben. Sie sind besser dran, Wärmeleitpaste zu wählen, da die Gesamtwirkung geringer wäre als bei Luft.
@ Phil. Ähnliches gilt für Bänder. Eine dünne Schicht Klebeband unterbricht die 1 % des überlegenen Kupfer-zu-Kupfer-Kontakts, verbessert jedoch sicherlich die verbleibenden 99 %, die Luft gewesen wären. Die End-Gesamtleitfähigkeit sinkt. Man muss sich vorstellen, dass es bei kleinen Maßstäben eigentlich meist sehr rau zugeht und sich die wenigsten Dinge wirklich berühren.

Wenn Thermoband 100-mal weniger leitfähig ist als Aluminium, wie schaffen sie es dann, ihre Aufgabe zu erfüllen und die Wärme auch bei Hochleistungsanwendungen zu übertragen?

Sie erfüllen ihre Aufgabe, weil sie besser sind als Luft, die niedriger als 0,024 W/(m*K) ist, und daher etwa 100-mal besser als Luft sind.

Wenn Sie einen Klebstoff oder eine Wärmeleitpaste verwenden, muss diese dünn sein. Die Dicke beeinflusst auch die Wärmeleitfähigkeit. Die Gesamtleitfähigkeit sinkt, wenn die Dicke abnimmt. (Denken Sie an Teflonpfannen, Teflon ist eines der am wenigsten wärmeleitenden Materialien, aber wenn es in einer dünnen Schicht aufgetragen wird, leitet es immer noch genug Wärme, um Lebensmittel zu erhitzen.) Viele Klebstoffe haben eine Dicke im Zehner- oder Hunderter-Bereich.

Sie benötigen auch einen "Füllstoff" zwischen zwei Metallstücken, da diese nicht perfekt flach sind (je flacher Sie Metall wünschen, desto höher sind die Bearbeitungskosten). Dadurch kann Luft zwischen zwei Metalloberflächen gelangen, Luft hat wiederum eine geringe Leitfähigkeit und Klebstoff ist viel höher als Luft.

Übrigens gibt es neue Haftmaterialien aus Graphit oder Graphen, die Leitfähigkeiten im Bereich von 400 W/(m· K) bis 1000 W/(m· K) (in xy-Richtung) haben, die Sie vielleicht ausprobieren möchten.

https://industrial.panasonic.com/ww/products/thermal-solutions/graphite-sheet-pgs/pgs

Sie können Pads bei großen Händlern bekommen

Ja, Graphit ist wirklich gut! Xy ist großartig darin, die Hitze zu verteilen. Es ist jedoch ein Schwein, mit dem man umgehen muss, da es so leicht reißt
Ja, aber Luft oder Wärmeleitpaste kommen nur in die Ritzen. Wo die Oberfläche glatt ist, berühren sie sich ohne die Verbindung. Meine Verwirrung rührt von der Tatsache her, dass, während Wärmeleitpaste in dünnen Mengen aufgetragen und durch Druck zum Füllen der Lücken gebracht werden kann, ein Wärmeleitband 100% der Oberfläche bedeckt (oder bedecken kann), wodurch eine Sperrschicht zwischen 2 entsteht Metalle. Wenn diese 2 Metalle eine 100-mal oder 200-mal höhere Wärmeleitfähigkeit haben, wie kommt es dann, dass das Thermoband, das den Kontakt zwischen den beiden blockiert, mit seiner 100-mal geringeren Leitfähigkeit immer noch den Job macht?
Frage bearbeitet

Wie schaffen sie es, ihren Job zu machen? ...

Pads kenne ich besser als Klebeband, aber sie sind ähnlich. Obwohl sie nicht so wärmeleitend wie Metall sind, sind sie wärmeleitender als Luft. Sie gewährleisten einen guten Körperkontakt und sind sehr dünn.

Ein typisches Wärmeleitpad hat einen Wärmewiderstand von 1 W/mK und eine Dicke von 0,2 mm. Ein Quadratzentimeter dieses Pads hat einen Wärmewiderstand von 0,5 °C/W. Nicht schlecht.

Vielen Dank für Ihre freundliche Antwort. Was ich nicht verstehe, ist, dass Klebebänder den gesamten Bereich abdecken, während Compound nur kleine Risse und kleine Risse füllen kann. Wenn also Klebeband/Pad den gesamten Bereich mit 100x weniger Leitfähigkeit abdeckt, wie funktioniert das?
Die Tapes werden auch als „Gap-Filler“ bezeichnet. Sie sind sehr weich und passen sich der Oberflächenstruktur der beiden Oberflächen an, um die Luftspalte zu füllen. Sie werden verwendet, weil Wärmeleitpaste klebrig und schwer von Oberflächen zu entfernen ist. In einer Produktionsumgebung, in der Sie mehrere Einheiten bauen, ist es viel einfacher, mit Klebeband umzugehen, das an Ort und Stelle bleibt. In einer Prototypumgebung, in der Sie Systeme testen, ist Klebeband einfacher zu handhaben, da Sie keine Wärmeleitpaste auf Händen, Werkbank, Werkzeugen und Kleidung haben möchten.
Wie übertragen Thermobänder trotz ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit Wärme?
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