- 技術應用 -
17.Oct.2007
熱傳導-TC 散熱膏之熱傳導係數評估與分析
Introduction
一般IC及電子元件高速運轉時，溫度增加非常快速，且高溫超過元件本身可承受的溫度。當溫度一升高時，IC運轉會降低效率，甚至造成毀損。所有電子元件均有此種問題，如IC、CPU、Capacitor等，或是需快速運算的電子產品，如硬碟、光碟機、電腦、顯示器等。
而散熱用的模組包括散熱膠帶、散熱膏、散熱介面材、散熱膠、金屬散熱片等幾種常見材料，每一種材料均具散熱弁遄C由於材料的熱傳導係數可作為材料散熱能力的評斷標準，因此在散熱領域中，高熱傳導係數仍是技術發展的主要方向之一。
Sample Description
樣品包括散熱膠片A , B, C三項。
Test Instrument
Hot Disk Bridge system
Test Principle & Methodology
Hot Disk的測量原理係基於瞬變平面熱源法(Transient Plane Source Method，簡稱TPS)。在此方法中，探針為一平面的探頭，係由導電金屬鎳經刻蝕處理後形成的連續雙螺旋結構薄片，外層為雙層Kapton保護層，而外層Kapton保護層主要目能在於使探頭具有一定的機械強度，同時保持探頭與樣品之間的電絕緣性。
探頭通常被置於兩片樣品中間進行測試，Hot Disk提供了不同尺寸與構造的探頭供客戶選擇，以適用於各種不同性質樣品的測試。在測試過程中，電流通過鎳時，產生一定的溫度上升，產生的熱量同時向探頭兩側的樣品進行擴散，熱擴散的速度依賴於材料的熱傳導特性。通過記錄溫度與探頭的反應時間，即可計算出材料的熱傳導係數(Thermal Conductivity)、熱擴散係數(Thermal Diffusivity)與熱容(Heat Capacity)等特性。
由於Hot Disk探針既是熱源又是溫度感測器，故此方法顯得非常快捷和便利，同時也具有一定水準的精確度。最重要的是此方法一次量測即可於數秒中同時量得材料的熱傳導係數、熱擴散係數及熱容的資料。
Test Condition: 0.15W, 10 sec.
Test Results
Table 1為散熱膠片A , B, C的量測結果，包括熱傳導係數、熱擴散係數及熱容等三種數據。
Table 1
|
Item
|
Thermal Conductivity
[W/mK]
|
Thermal Diffusivity
[mm2/s]
|
Cp Specific Heat
[MJ/m3K] |
|---|---|---|---|
|
A
|
1.17
|
0.3170
|
3.691
|
|
B
|
0.66
|
0.4099
|
1.63
|
|
C
|
0.5955
|
0.3217
|
1.864
|
Discussion
一般散熱膏的熱傳導係數約從0.5W/mK ~ 1.5W/mK，熱傳導係數不是很高，但此類材料的熱傳導特性差異可高達三偣。介面材料的種類繁多，熱傳導係數可從0.5W/mK~20W/mK，差異很大，且價格及內含物均有相當大的差別。如何得知此熱傳導特性，唯一的方法係以熱傳導係數分析儀(Thermal Conductivity Analyzer)進行量測，其他如熱擴散係數及熱容資料可作為加工改善的方向。若需判斷內含物為何種金屬及氧化物則可利用X-ray儀器進行快速準確分析。(TechMax Technical Co., Ltd., Nov. 2003)
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