导热垫片压缩量计算器
按装配间隙与公称压缩率反解垫片厚度 A0,专业版校核公差区间极限压缩率与散热能力
导热垫片压缩量怎么用
填装配间隙 A1(器件顶面到散热器的距离)和公称压缩率 r(默认 30%,工程惯例/经验值),立即反解垫片自由态厚度 A0=A1/(1−r) 与压缩量。
A1 有公差时,极限角点(最薄垫片×最大间隙、最厚垫片×最小间隙)的压缩率可能越出 10%~50% 经验区间;要给器件损耗 P、垫片导热系数 k、边界散热系数 h(自然散热/风冷/水冷,按厂商资料填),还能校核温升 ΔT=P·(R_pad+R_hs) 是否满足,并反解所需导热系数下限——这些在下方专业版完成。
图随输入变:A1 与 A0 按真实比例 1:(1−r) 画,虚线自由态轮廓与「压缩后=A1」参考线之间就是压缩量;器件/散热器的横向宽度为示意。
器件顶面到散热器的总厚度/间隙
默认 30%(工程惯例/经验值),按供应商推荐调整
同样的 A1 在公差两端压缩率可能差 20 个百分点;散热够不够要算 R_pad=t/(k·A) 与 R_hs=1/(h·A_hs) 两级热阻。区间校核与温升判定在下方专业版完成。
上面按标称间隙反解垫片厚度。这里做区间与散热校核:给 A1 上下偏差,按同一压缩率反解 A0 区间,算极限压缩率(最薄 A0×最大间隙、最厚 A0×最小间隙两个角点)是否落在 10%~50% 工程惯例区间;再给器件损耗 P、垫片导热系数 k、接触面积、边界散热系数 h(自然散热/风冷/水冷按厂商资料填)与散热器面积,算垫片热阻 R_pad=t/(k·A) 与边界热阻 R_hs=1/(h·A_hs),按最坏角判定温升 ΔT=P·(R_pad+R_hs)≤许用值,不满足时反解所需导热系数下限 k_min 并指出瓶颈在垫片还是边界散热。结果出正式计算书。
装配间隙与压缩率(功能2:公差区间)
散热校核(功能3:热阻链与温升判定)
导热垫片压缩量怎么计算?垫片厚度 A0 怎么定?
导热垫片靠压缩填满器件与散热器之间的间隙:设装配间隙(器件顶面到散热器的距离)为 A1,公称压缩率为 r,则垫片自由态厚度 A0=A1/(1−r),压缩量=A0−A1。例如间隙 2.0 mm、压缩率 30%,A0=2/(1−0.3)≈2.86 mm,压缩量约 0.86 mm。压缩率默认 30% 是工程惯例/经验值,不同硬度垫片的推荐区间差别很大,正式选型以供应商资料为准。
导热垫片压缩率取多少合适?
工程惯例常用区间 10%~50%:压缩率太低(<10%)垫片贴合不实、界面接触热阻变大;太高(>50%)装配应力过大,可能压伤器件或把 PCB 顶弯。软质垫片(Shore 00 30 以下)可以压到 40%~50%,硬质垫片一般 20%~30%。这个区间是经验值不是标准规定,具体以垫片供应商的压缩—压力曲线为准。间隙有公差时要按极限角点(最薄垫片×最大间隙、最厚垫片×最小间隙)各核一遍,本页专业版自动算。
导热垫片热阻怎么算?压缩量对散热有什么影响?
垫片本体热阻按傅里叶一维导热定义式 R=t/(k·A):t 是压缩后厚度(等于装配间隙),k 是垫片导热系数(W/(m·K)),A 是接触面积。间隙 2 mm、k=3 W/(m·K)、面积 400 mm² 时 R=0.002/(3×4×10⁻⁴)≈1.67 K/W。压缩量通过 t 影响热阻:间隙越大垫片越厚,热阻线性增大;所以大间隙场合垫片热阻往往比界面接触热阻更突出。注意这式子只算垫片本体,不含器件/散热器两个界面的接触热阻(由供应商压缩—热阻曲线给出)。
器件散热不够,换导热系数更高的垫片就行吗?
不一定。温升 ΔT=P·(R_pad+R_hs),散热器边界热阻 R_hs=1/(h·A_hs) 常常占大头:边界散热系数 h 在自然对流下只有个位数 W/(m²·K),风冷几十,水冷上千。当 R_hs 单独就超过 ΔT/P 预算时,垫片导热系数再高也没用,必须加风冷、换大散热器或降功耗。本页专业版把两级热阻分开算并反解所需 k 下限,能直接看出瓶颈在哪一级。
装配间隙太大(超过 5~10 mm)怎么办?
厚垫片热阻随厚度线性增大,间隙过大时单靠加厚垫片散热代价很高。常用做法是加金属垫块(铝/铜)把大部分间隙吃掉,只在器件与垫块、垫块与散热器之间各垫一片薄垫片——金属导热系数比垫片高两个数量级,总热阻能降一半以上。垫块尺寸也进尺寸链,公差叠加后仍需校核极限压缩率。
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