Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit FAQs

Welche Testmethode verwendet Parker Chomerics zur Charakterisierung der Leistung von thermischen Interface-Materialien (TIM)?

Die Standard-Testmethode von Parker Chomerics zur Charakterisierung der TIM-Leistung ist die ASTM D5470.

Was ist das Ergebnis des Wärmeleitfähigkeitstests nach ASTM D5470?

ASTM D5470 misst die thermische Impedanz (Widerstand) einer flachen scheibenförmigen Probe oder eines kontrollierten Volumens eines TIM zwischen zwei flachen polierten Oberflächen eines Kalorimeter unter kontrollierter Belastung.

Was ist die effektive Wärmeleitfähigkeit?

Die effektive Wärmeleitfähigkeit ist ein berechneter Wert, der die nach ASTM D5470 gemessene thermische Impedanz (Widerstand) und die Probendicke verwendet, um einen Wärmeleitfähigkeitswert zu berechnen.  Dieser Wert wird davon beeinflusst, wie effektiv die Probe mit den Oberflächen in Kontakt kommt (oder diese „benetzt“).

Der thermische Widerstand an der Grenzfläche zwischen der Probe und den Sensoren wird als Kontaktwiderstand bezeichnet. Der Kontaktwiderstand trägt zur gesamten thermischen Impedanz (Widerstand) bei und kann zu einer niedrigeren Messung führen als die Wärmeleitfähigkeit der Probe.

Was ist die Volumen-Wärmeleitfähigkeit und wie wird sie bestimmt?

Die Volumen-Wärmeleitfähigkeit ist eine grundlegende Eigenschaft jedes homogenen Materials.  Um diese zu messen, müssen wir den Kontaktwiderstand von den einzelnen Messungen des Wärmewiderstands nach ASTM D5470 subtrahieren.

Dies wird erreicht, indem die thermische Impedanz (Widerstand) des Materials bei mehreren Dicken (mindestens drei) gemessen und ein geradliniges Diagramm erzeugt wird. Der y-Achsenabschnitt dieses Diagramms ist der Gesamtkontaktwiderstand, und die Steigung kann in die Gesamtwärmeleitfähigkeit umgerechnet werden.

Warum ist die effektive Wärmeleitfähigkeit nützlich?

Ein Material kann eine sehr hohe spezifische Wärmeleitfähigkeit haben, aber von einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit, das weicher und anpassungsfähiger ist, übertroffen werden. Die Messung der effektiven Wärmeleitfähigkeit kann in vielen Fällen helfen, die reale Leistung eines thermischen Grenzflächenmaterials besser zu identifizieren.

Gibt es eine Korrelation zwischen effektiver und Volumen-Wärmeleitfähigkeit?

Im Allgemeinen gibt es keinen „go-to“-Korrekturfaktor oder eine einfache Gleichung zur „Umrechnung“ von der effektiven  in die Volumen- Wärmeleitfähigkeit. Der Kontaktwiderstand kann bei verschiedenen thermischen Grenzflächenmaterialien sehr unterschiedlich sein, und es gibt auch viele andere Faktoren zu berücksichtigen, einschließlich des Drucks während des Tests, der Ebenheit und Dickengleichmäßigkeit der Probe, der Kontaktfläche usw.

Sowohl die effektive als auch die Volumen-Wärmeleitfähigkeit sind nützliche Werte, um die Leistung und das erwartete Verhalten eines thermischen Interface-Materials in der Anwendung vollständig zu verstehen. Es ist nützlich, die Wärmeleitfähigkeit als den maximal erreichbaren Parameter der Wärmeübertragungseffizienz zu betrachten, während die Werte der effektiven Wärmeleitfähigkeit einen Hinweis darauf geben können, wie gut das Material in realen Anwendungen funktioniert, bei denen der Kontaktwiderstand nicht vernachlässigt werden kann.

Was sollte beim Vergleich der ausgewiesenen Wärmeleitfähigkeitswerte für Materialien aus unterschiedlichen Quellen auf den Datenblättern der Lieferanten beachtet werden?

Es ist immer schwierig, Werte zu vergleichen, da es unwahrscheinlich ist, dass die angegebenen Werte aus unterschiedlichen Quellen mit derselben Prüfmethode und denselben Parametern erzeugt wurden. Auf dem Markt gibt es viele Testinstrumente und -methoden. Parker Chomerics verlässt sich in Bezug auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit auf ASTM D5470.

Der Anwender muss sicher sein, dass er die verwendete Testmethode sowie alle im Test verwendeten Parameter berücksichtigt, die die Ergebnisse beeinflussen würden (Temperatur, Druck usw.). Darüber hinaus ist es wichtig, über alle angegebenen „modifizierten“ Methoden Bescheid zu wissen. Ohne die Art der Modifikationen zu kennen, läuft man Gefahr von übertriebenen Angaben zur Produktleistung getäuscht zu werden

Welche thermischen Daten werden von Parker Chomerics ausgewiesen und wie häufig werden diese Messungen für Parker Chomerics-Produkte durchgeführt?

Parker Chomerics gibt die Wärmeleitfähigkeit für die meisten TIM-Produkte auf technischen Datenblättern an. Datenblätter für Produkte mit dünner Klebelinie (wie z.B. Phase-Change-Materialien und thermische Fette) zeigen die thermische Impedanz bei festem Druck anstelle der Wärmeleitfähigkeit in der Masse, da dies für den Konstrukteur praktischer und nützlicher ist.

Für Konformitätsprüfungen misst Parker Chomerics die effektive Wärmeleitfähigkeit und die Wärmeimpedanz für jedes Fertigungslos eines Produkts und behält diese bei.