热阻与热阻抗修订稿

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：093448 交叉圆柱节点接触热阻理论和实验研究王建立，宋柏，顾明，张兴（热科学与动力工程教育部重点实验室，清华大学工程力学系，北京 100084）（电话：************，Email:********************.cn ） 摘要：本文对准稳态“T ”形法中的热线与待测线间的接触节点进行了力学和热学模型分析，在椭球坐标系下，得到了交叉圆柱间接触热阻的理论计算模型。

利用已开发的准稳态“T ”形法实验系统，测量了接触热阻随温度的变化。

发现考虑热线弯曲变形以后，利用弹性变形理论计算得到的接触热阻与实验测量结果吻合较好，且都随着温度的增加而减小。

关键词：交叉圆柱，接触热阻，准稳态“T ”形法，弯曲变形0 前 言由于材料宏观尺寸不规则以及表面粗糙度的影响，材料不可能完全接触，从而引起接触点处热流收缩。

当热流，Q ，从界面的一侧输运到另外一侧时，总会引入一个额外的接触热阻。

设两侧温差为∆T ，接触热阻可以表示为：j T R Q ∆=. (1)随着微纳米尺度传热以及量热技术的发展，接触/界面热阻将成为制约微纳米器件热输运性能的关键因素，使得相关的理论和实验研究成为目前的研究热点[1]。

由于受到表面形貌、接触材料力学、热学性能等综合因素的影响，研究复杂接触界面的热阻问题非常困难。

理论研究包括单点接触[2-8]，多点接触[6, 9]，表面形貌分析[10]，接触形变分析[10,11]等方面。

对于单点接触问题，力学和热学模型建立相对简单，在航天航空、核能利用、低温存贮等领域受到广泛关注。

根据接触面形状以及边界条件不同，单点接触又分为圆盘接触模型[6]，圆柱模型[7]，圆锥模型[8]等。

在实验研究方面，一般采用一维稳态热流法[4, 12-14]测量。

目前为止，很少关于单点接触热阻随着温度的变化关系的报道[13, 14]。

本文利用开发的准稳态“T ”形法[15, 16]，在100至300K 温度范围内，测量了交叉圆柱间节点的接触热阻。

03 优点
具有高导热性、可压缩性、适应性强等优点。
导热垫片
定义
导热垫片是一种由导热材 料和基材组成的片状材料 。
优点
具有高导热性、低热阻、 易于加工和安装等优点。
应用
用于填充电子设备中的空 隙，提供良好的热传导路 径。
导热硅胶片
01
02
03
定义
导热硅胶片是一种由硅胶 和导热填料组成的片状材 料。
设计指标。
弯曲强度
弯曲强度是指材料在弯曲过程中 所能承受的最大弯矩，对于承受 弯曲应力的部件，弯曲强度也是
重要的设计指标。
电气性能
电导率
电导率是衡量材料导电性能的参数，表示材料在单位电 场强度下单位时间内通过单位面积的电荷数量。
绝缘性能
绝缘性能是指材料在电场作用下抵抗电流通过的能力， 对于需要承受高电压的设备，良好的绝缘性能是必不可 少的。
足实际生产需求。
表面处理工艺
02
采用表面处理工艺如抛光、电镀、喷涂等，可以提高界面间的
粘附性和密封性。
装配工艺
03
设计合理的装配工艺流程，确保界面间的配合精度和稳定性。
热界面材料的市场趋势与未
06
来发展
市场现状及发展趋势
热界面材料市场概述
热界面材料市场主要涵盖了导热硅脂、导热凝胶、导热垫片、导热硅胶片、导热绝缘片、 导热塑料等产品，其应用领域包括消费电子、汽车电子、电力电子、通讯设备、航空航天 等领域。
市场前景展望
随着电子制造业的快速发展和新技术 、新产品的不断涌现，热界面材料市 场前景广阔。未来，随着5G技术的普 及和物联网、人工智能等新兴领域的 发展，热界面材料市场还将继续保持 快速增长。同时，随着绿色环保要求 的提高，绿色环保也成为热界面材料 发展的重要趋势。

《建筑构件和建筑单元热阻和传热系数计算方法》国家标准编制说明（征求意见稿）标准编制组2020年4月国家标准《建筑构件和建筑单元热阻和传热系数计算方法》编制说明一工作简况（一）任务来源国家标准化委员会于国标委发[2019]11号文《国家标准化管理委员会关于下达第一批推荐性国家标准计划的通知》中下达了GB/T 20311《建筑构件和建筑单元热阻和传热系数计算方法》国家标准的修订任务，计划号20190744-T-609。

主要起草单位南京玻璃纤维研究设计院有限公司。

要求2020年完成。

（二）工作过程“十三五”的纲要中提出实施全民节能计划的发展目标。

提升建筑能效等同于增加能源供给，实现节能减排。

GB/T 20311作为建筑构件和建筑单元的有效传热系数和热阻的计算方法标准，对建筑能效评价有着重要的意义。

GB/T 20311-2006版自发布实施十二年未变更，其采标标准ISO 6946已更新至2017版。

为保持国家标准与国际标准同步，由南京玻璃纤维研究设计院有限公司牵头提出了该项标准的修订计划。

任务下达后，起草单位组织建筑节能、能效评价和标准化相关人员组成标准起草小组，总结上一版本实施至今的情况，翻译ISO 6946-2017版标准，形成标准草案。

2019年12月20日，工作组在江苏南京召开了标准修订工作会议，会议确定了标准编制的进度计划，并对草案的各项内容进行认真的讨论和修改。

启动会结束后，标准编制组对启动会形成意见进行了认真的总结，并对草案进行了认真的修改；于2020年4月形成标准征求意见稿。

二标准编制原则和标准的主要内容（一）标准编制原则1、与相关法律、法规、标准等协调一致。

2、标准结构、格式和表达方式等按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》和GB/T 1.2-2002《标准化工作导则第二部分：标准中规范性技术要素内容的确定方法》的规定进行编写。

（二）标准主要内容本标准给出了建筑构件和建筑单元的热阻和传热系数的计算方法，但是不包括门、窗和其他有玻璃的部件，幕墙、对地传热的构件和设计用于通风的构件。

2021年4期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application基于瞬态热阻抗的IGBT 工况结温实时监测研究*胡洋，马智浩，李策，沈翃，万晓航（河北工业职业技术学院工业基础部，河北石家庄050091）引言绝缘栅双极型晶体管（IGBT ）是一种电压控制的MOS/双极复合型器件，同时具备了单极型器件和双极型器件的优点，是风电机组中风电变流器的主要组成器件之一[1-3]。

在风电变流器实际工况中，由于IGBT 承受间歇性功率循环，其各层结构往复膨胀收缩，材料热物性参数随之退化，导致结温失控性升高，进而影响IGBT 模块甚至风电机组的可靠性[4-5]，因此实时监测IGBT 的结温对评估模块和变流器的工作性能及健康状态具有重要意义[6-7]。

现有关于IGBT 实时结温监测的方法以温敏参数法为主，一般都需要搭建特制的栅极驱动电路或高精度测试电路，因此这方面的研究仍集中在理论方面[8-10]。

而从瞬态热阻抗Z th(j-c)角度对IGBT 进行实时结温监测的研究较少，本文创新性的研究了IGBT 常见的两种工作模式，即实验室下的恒直流模式和工况下的开关模式，从数值分析角度探索恒直流模式下瞬态热阻抗对开关模式的适用性，最后给出了工况下IGBT 模块实时结温监测流程图，对工况IGBT 实时结温监测具有一定的科学意义及实用价值。

1工作模式分析对于IGBT 模块的结温探测，通常实验室条件下为恒直流模式，而工况下的IGBT 一般工作在开关模式下。

对实验室条件下恒直流模式的试验结果是否对工况下的开关模式具有适用性，也即两种模式是否可以近似等效，分为稳态和瞬态两种情况分别进行讨论。

1.1稳态分析恒直流模式与开关模式稳态情况下，结温T j 与功率P 存在如下关系：（1）其中，T j.avg 为平均结温，T c 为壳温，P loss.avg 为平均功率损耗，R th(j-c)为稳态热阻。