热界面材料 — CAE术语解释

没有硅脂的话，CPU表面和散热器之间会残留微小的空气层，热量几乎无法传导。空气的热导率仅为0.026W/(m·K)，所以接触热阻会大幅上升，CPU温度可能会上升20～30℃。这种硅脂就是热界面材料(TIM)。

主要有3种。热硅脂(k≈1～10W/(m·K))是最常见的，涂布最简便。热垫(k≈3～15W/(m·K))是片状的，易于处理，但由于厚度关系热阻会增加。最高性能的是焊接连接，k≈50W/(m·K)，但返修困难。最近也开始使用铟和石墨薄片。

有两种方法。一种是将TIM层按实际厚度(通常50～200μm)建立实体网格。另一种是在界面上设置导热系数$h = k_{TIM}/t_{TIM}$。

例如k=5W/(m·K)，厚度100μm的话，$h = 5/0.0001 = 50{,}000$ W/(m2·K)。用详细网格切割薄层会降低网格质量，所以实际中经常用导热系数法输入。

确实如此，$R_{TIM} = t/k$，厚度增加会导致热阻增加。热垫本身厚度为0.5～3mm，所以热阻可能是硅脂的数倍。不过当散热器表面粗糙时，热垫的密着性更好，反而可能更有利。

数据表的$k$值仅供参考，还要考虑实际涂布厚度和泵出现象(硅脂随时间流失)。在设计时要加入可靠性试验后TIM劣化的裕度，这是工程实践的通则。