Na indústria eletrônica, os chips são usualmente unidos às bases por uma camada fina de epóxi. Situações semelhantes são encontradas em outras indústrias. A modelagem da camada de epóxi como componente separado exige o uso de um tamanho de elemento muito pequeno, que pode resultar em falha de geração da malha ou em uma quantidade desnecessariamente grande de elementos.
Para considerar a resistência térmica causada pela camada de epóxi, você não precisa modelá-la. A Thermal contact resistance (resistência térmica de contato) é implementada como uma condição de contato superfície-superfície.
O valor esperado é a resistência total (K/W) ou a resistência distribuída por unidade de área ((K * m²)/W) no sistema de unidades SI. A fórmula básica para queda de temperatura em uma fina camada de material entre duas peças é dada por:
ΔT = q * [t/(k * A)], em que:
- ΔT = queda de temperatura na zona de contato em K
- q = potência térmica fluindo pelo contato em W
- t = espessura da camada em metros
- k = condutividade térmica do material na camada em W/(m * K)
- A = área da superfície do contato em m²
A resistência térmica total é dada por t/( k * A), e a resistência distribuída é dada por t/k.
Criar modelos de Thermal Contact Resistance
Existem duas formas de criar modelos de Thermal contact resistance (resistência térmica de contato):
- Você pode desprezar a fina camada de epóxi quando criar a geometria. Em outras palavras, as faces dos componentes que são na realidade são separadas por uma camada fina, no modelo estarão em contato.
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Você pode considerar a fina camada de epóxi quando criar a geometria. Neste caso, existirá um espaçamento entre as faces do contato térmico. Existem dois pontos a considerar se esta abordagem for usada:
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Os resultados são mais precisos quando a distância entre as duas faces em contato é menor que ou igual ao tamanho do elemento na vizinhança. O exemplo abaixo pode fornecer resultados impreciso.
- Dividir as faces para a formação adequada de pares de contato térmico, ainda que não seja necessário, melhora a precisão.
Para especificar diferentes resistências térmicas entre uma face grande e várias faces menores, você precisa dividir a face grande em várias faces menores antes de atribuir uma thermal contact resistance (resistência térmica de contato) aos diversos pares.
Casos em que as faces na Resistência térmica de contato não são coincidentes
Ao definir uma resistência térmica de contato entre as faces que estão em contato, é melhor usar linhas de divisão para criar faces sobrepostas entre as peças. Quando as faces se encostam, mas não ficam sobrepostas, há três casos. Uma resistência distribuída (Rd) é entendida como correspondente a uma camada de material na face No Conjunto 1 nos casos a seguir:
| Caso 1 |
Caso 2 |
Caso 3 |
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| A face azul do Conjunto 2 cobre a face vermelha do Conjunto 1. |
A face vermelha do Conjunto 1 cobre a face azul do Conjunto 2 |
A face de referência do Conjunto 1 intercepta parcialmente a face azul do Conjunto 2 |
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A resistência térmica total é: Rt = Rd/A1, em que A1 é a área da face no Conjunto 1.
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A resistência térmica total é Rt = Rd/A1. Portanto, embora a face no Conjunto 2 seja menor que a face no Conjunto 1, toda a área da face no Conjunto 1 é levada em conta para o cálculo da resistência total.
No entanto, somente a área projetada comum (neste caso, a área da face no Conjunto 2) é considerada a participar da transferência de calor entre as duas faces.
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Essa situação não é recomendada. Use linhas de divisão para criar áreas de contato projetadas comuns entre as faces do Conjunto 1 e do Conjunto 2. |