¿Qué es la conductividad térmica?
Para comprender exactamente cómo el llenado de estos espacios microscópicos puede ayudar con la transferencia de calor, es importante comprender la conductividad térmica.
Como sugiere el término, la conductividad térmica de un material es su capacidad para transferir calor y no depende del tamaño de una pieza específica.
Esto normalmente se mide en una unidad de potencia dividida por el área por la temperatura, como W/m °C o W/m*K. Ten en cuenta que una unidad en la escala Kelvin equivale a 1 °C, por lo que, al hacer los cálculos, la única preocupación es el cambio relativo de temperatura, no el valor absoluto.
Cuando se trata de disipación de calor, cuanto mayor sea la conductividad térmica, mejor. La transferencia de calor en materiales de baja conductividad térmica tiene una baja tasa de transferencia, mientras que los materiales con alta conductividad térmica tienen una alta tasa de transferencia.
Para poner las cosas en perspectiva, la conductividad térmica del aire es de solo 0,0263 W/m*K, o alrededor de dos órdenes de magnitud menos que la de los materiales de interfaz térmica. Si hay espacios de aire entre el encapsulado y el disipador de calor, la disipación de calor se verá obstaculizada.
El TIM, que tiene una conductividad térmica mucho más alta que el aire, llena estos vacíos y, como tal, facilita una mejor transferencia de calor.
¿Qué es la Resistencia Térmica?
Por el contrario, la impedancia o resistencia térmica depende de la forma de una pieza específica y tiene unidades de temperatura divididas por potencia, grados Celsius por vatio, que es una unidad más útil para fines de diseño.
La resistencia térmica se cubre en profundidad en las entradas del blog de CUI Devices Descripción general de la gestión térmica y Cómo seleccionar un disipador de calor, pero se revisará rápidamente aquí.
Con la unidad, C/W, la resistencia térmica calcula cuántos grados más cálidos, en Celsius, se calentará una unión, por vatio de potencia disipada. Por lo tanto, una unión que transfiere tres vatios de potencia a través de una resistencia medida a 20 C/W aumentará su temperatura en 60 grados centígrados en comparación con la temperatura ambiente. A menudo, el valor de la resistencia térmica se cita para un área específica con un determinado medio, por ejemplo, un paquete TO-220 al aire sin disipador de calor.
En el caso de dispositivos que se integran con otros dispositivos, se da una nueva resistencia térmica. Sin embargo, esta resistencia térmica se da asumiendo que existe una conexión perfecta entre las dos superficies, lo cual no es el caso.
Es en estas situaciones, el material de interfaz térmica se utiliza para crear las condiciones más cercanas a las ideales como sea posible. Si bien esto ayuda, agrega un nivel de complejidad porque la resistencia térmica del TIM debe incluirse en los cálculos.
Se puede considerar irónico que el material de la interfaz térmica, al disminuir la resistencia térmica entre dos objetos, tenga su propia resistencia térmica. Si bien esta cantidad no es despreciable, reduce la resistencia térmica entre dos objetos significativamente más de lo que contribuye. Dependiendo del tipo de TIM utilizado, esta resistencia térmica puede estar dada o puede ser necesario calcularla según el espesor del TIM y el área superficial sobre la que se utiliza.
Figura 2: Una ilustración básica de las rutas de impedancia térmica típicas que se deben considerar en una aplicación dada
