散热器性能数据“各自表述”？专家呼吁建立统一测量标准

Andreas Griesinger, Head of the Center for Thermal Management (ZFW Stuttgart)

国际技术协会 IPC 和 ASTM 已尝试为绝缘金属基板 (IMS) 和热界面材料 (TIM) 建立测试标准，以便电子产品开发人员在材料选择时进行横向比较。然而，位于斯图加特的热管理技术中心 (ZFW) 的负责人Andreas Griesinger教授表示，散热器目前缺乏类似的标准。他将在今年 12 月热管理博览会的第二天的小组讨论中探讨这个问题。

在之前的交谈中，您提到散热器的热性能参数测量是一个问题。您能解释一下您的意思吗？

散热器是电子冷却中非常重要的组成部分。市面上有大量不同的数据手册，上面给出的数值也各不相同。供应商给出的典型值是热阻。关键问题在于如何测量它。
没有人知道如何正确测量散热器。每家公司都用自己的方式进行测量。这意味着你得到的数据手册毫无用处，因为测量方法没有定义。要让数据有意义，就需要明确如何测量。到目前为止，无论是国内还是国际上，都没有关于如何测量散热器的标准。
测量热阻的典型设置是施加一定的热量，然后测量散热器及其环境的温度。热阻无非就是温差除以施加的热量。
原则上很简单，但问题在于如何施加热量。你是加热整个散热器基板，还是通过一个小点热源加热？区别非常大。气流情况又如何？如果是强制对流，是层流还是湍流？
结果的差异可能高达十倍。另一点是在哪个温度水平下测量。比如说，你在 30 度或 130 度下测量，结果会不同。如果所有这些参数都没有定义，那么向客户提供任何热阻数值都是没有意义的。

为什么这是一个问题？会带来什么后果？

问题在于没有人能够信赖数据手册上的数值。所有供应商都给出一些非常精确的热阻值，但他们不解释这些值是如何测量的，因此，数据手册的使用者，也就是散热器的用户，并不能从中获得真正有用的信息。

其后果是，每个客户都必须针对自己的应用进行测试。制造商方面可能会说，我给你这份数据手册，我们是按照这个标准或这个定义来测量这些数据的，如果你的应用场景与我们实验室的设置不同，你会得到不同的数值。这不能责怪任何人，但这需要进行严谨的科学考量。

您在热材料方面是否也看到了同样的问题？例如，热界面材料的供应商是否提供了可靠、有用的数据？

问得很好。现在情况好多了。比如说五年前，那还不是一个非常严肃的行业。有一些供应商，比如汉高，拥有真正可靠的数据手册。另一方面，也有一些其他供应商的数据手册与实际情况毫无关联。情况每年都在好转。
例如，德国的奥迪公司为其电池用的间隙填充垫定义了非常明确的导热系数限值。这是一个开端。他们规定导热系数限值必须达到 3.0 瓦/米·开尔文。如果你的间隙填充垫导热系数低于这个值，就没有机会进入奥迪的市场。
这引发了一场关于如何测量导热系数的大讨论。许多供应商曾对奥迪说，我们有一种非常好的材料，导热系数有 5 或 6 瓦/米·开尔文。但现在他们不得不开始进行认证，进行认真的测量，结果发现他们的材料实际上只有 1 或 2 瓦/米·开尔文。这是几年前该领域开始被更加严肃对待的一个起点。

对于散热器，我们是否需要同样的情况，即由采购方设定并强制执行标准？

当我们看散热器时，情况略有不同，因为其性能在很大程度上取决于具体应用。这与热界面材料不同。热界面材料有其导热系数和热阻，也许你可以讨论一下如何测量。
散热器则不同。你用某种方法测量可以得到一个热阻值，但如果你用另一种方式测量，会得到另一个数值，并且你不能说第1种方法正确而第2种方法不正确。两种方法可能都是正确的，但你必须对其进行定义。