Окно PropertyManager "Взаимодействие компонентов"

Полезность того, что имеется аналогия между течением электрического тока и потоком тепла, становится очевидной, если требуется удовлетворительное описание процесса переноса тепла на поверхности взаимодействия двух проводящих тепло сред. Ввиду ограничений машинной обработки, никакие две поверхности никогда не смогут образовать абсолютный контакт при сжатии их вместе. Крошечные зазоры воздуха всегда будут существовать между двумя контактирующими поверхностями ввиду определенной грубости из обработки.

Существует два режима переноса тепла через пространство взаимодействия двух контактирующих граней. Первый режим представляет собой проведение тепла через точки контакта твердого тела с твердым телом (Q_{проводимости}), являющееся весьма эффективным. Второй способ — это конвекция тепла через заполненные газом промежутки (Q_{промежутка}), которое, ввиду низкой способности проведения тепла, может быть весьма слабым. Для рассмотрения понятия сопротивления термического контакта по обеим сторонам контакта последовательно с проводящими средами вставляется граничная проводимость или h_c, как показано на следующем рисунке.

Проводимость h_c подобна коэффициенту конвективной теплопередачи и имеет те же единицы измерения (Вт/м² ºK). Если ΔT – разница температур по граничной области взаимодействия сред площадью A, то скорость переноса тепла Q задается равенством Q = A h_c ΔT. Используя аналогию между теплом и электричеством, можно записать Q = ΔT/R_t, где R_t означает сопротивление термического контакта, задаваемое как R_t = 1/(A h_c).

Проводимость в пограничной области или h_c зависит от следующих факторов:

• Качество обработки поверхностей контактирующих граней.
• Материал каждой грани.
• Давление, с которым грани прижаты друг к другу.
• Вещество, находящееся в зазорах между двумя контактирующими гранями.

Следующая таблица показывает некоторые типовые значения межграничной проводимости тепла для обычной обработки поверхностей и умеренных давлений на область контакта (от 1 до 10 атм.). Воздушные зазоры не разреженные, если это не оговорено специально:

В следующей таблице перечислены сопротивления термического контакта для металлических поверхностей в условиях вакуума:

В электронной промышленности микросхемы обычно присоединяются к подложкам при помощи тонкого слоя эпоксидной смолы. В других отраслях промышленности приняты аналогичные способы крепления. При моделировании эпоксидного слоя, как отдельного компонента, приходится иметь дело с исключительно малыми объектами, что может привести к нарушению сетки или созданию многочисленных лишних элементов.

Чтобы учесть тепловое сопротивление эпоксидного слоя, не обязательно моделировать его. Сопротивление термического контакта применяется как условие взаимного контактирования поверхностей. Можно указать либо общее удельное сопротивление, либо удельное сопротивление на единицу площади.