- 技術應用 -
01.Nov.2007
熱傳導-TC 散熱介面材料之熱傳導係數量測與分析
散熱介面材料之熱傳導係數量測與分析
Thermal Conductivity Analysis on Thermal Interface Material
Keyword
散熱介面材、散熱膠帶、散熱膏、散熱膠、金屬散熱片、Thermal Interface Materials (TIM), Heat Sink
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二項。
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。
Test Condition: 1W, 10 sec.
Test Results
Table 1為散熱膠片A , B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
|
3.135
|
0.7435
|
4.217
|
|
B
|
3.291
|
1.87
|
1.76
|
Discussion
一般介面材料的熱傳導係數為材料的熱特性之一，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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