Calcolate il percorso del calore fra un dissipatore e un componente; le conducibilità dei materiali sono note, la geometria è nota — e il risultato si scosta nettamente dalla misura. Ciò che di solito manca è la resistenza di contatto.
Perché esiste
Nessuna superficie è davvero piana. Quando due superfici vengono premute l'una contro l'altra, l'area di contatto reale è una piccola frazione di quella apparente; gli spazi fra esse sono riempiti d'aria (o di un materiale di interfaccia). Il calore deve passare per quei punti di contatto stretti, e questo crea una resistenza.
La resistenza dipende da rugosità e planarità delle superfici, pressione di contatto, durezza dei materiali, e conducibilità e spessore del materiale di interfaccia.
Un ordine di grandezza
La resistenza termica di una parete metallica sottile è di norma trascurabile; la resistenza di un'interfaccia di contatto nello stesso assieme può valerne diverse volte. Risolvere il solido nel dettaglio trascurando la resistenza di contatto spende quindi precisione nel posto sbagliato.
Il materiale di interfaccia deve essere sottile
La pasta termica o un pad conducono assai meglio dell'aria ma assai peggio del metallo. Lo spessore ideale è quindi il più sottile che riempia ancora gli spazi. Troppa pasta aumenta la resistenza — errore comune e controintuitivo.
Modellazione
La resistenza di contatto si definisce direttamente come resistenza termica all'interfaccia fra due regioni; questa definizione va in ogni analisi coniugata che risolve un solido. Si veda la nota sullo scambio termico coniugato.
Il valore viene dalla letteratura o dai dati del costruttore, e la sua incertezza è grande. L'approccio giusto è eseguire due estremi plausibili e riportare di quanto si sposta il risultato. Se la temperatura del punto caldo dipende fortemente da quel valore, è un rischio di progetto e va dichiarato.
Riferimenti
- JEDEC Solid State Technology Association. JESD51 — Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Device).
- Shah, R. K. & Sekulić, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. John Wiley & Sons. DOI: 10.1002/9780470172605