导热分析时的接触热阻

在现代电子设计中，热设计变得越来越重要。更小的体积，更高的功率，这些要求越来越多。在传感器设计中，热量从热源传递到芯片，如果将芯片用压贴的方法，芯片跟热源中间的热阻对芯片的响应时间有很大的影响。在这些热阻中，接触热阻又是最重要的组成部分。

接触热阻在很多情况下是关于压力的函数。

下图中显示了接触热阻跟压力的关系，三根曲线分别是接触面是本体本身的材料，即接触面为空气。除此之外还有氦气跟导热脂。

压力很小时热阻很大，随着压力的增加热阻逐渐减小，直到到达一个稳定的值。

我们可以通过上面的曲线得到接触热阻的值，从而进行传热的计算。但是很多情况下，接触面的压力并不是平均分布的，如果是螺栓连接，那么在近螺母处，接触压力比较大，如何在CAE分析时考虑压力分布不均的影响呢。

模型使用100*100*10mm的塑料板，螺栓直径为10mm，考虑螺栓预紧力为10Mpa时接触压力的分布。随后将铁板一面设置为100摄氏度，另一面设置为自然对流，对流系数为10w/m^2K, 环境温度为20℃。

计算结果如下

图1: 接触面压力分布

图2. 接触后的变形（放大100倍）

图3：10s后温度分布，可见温度首先在接触压力大的地方传递

图4. 接触面上的热通量