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科学的定義
電子機器では、部品の過熱が故障につながる可能性があるため、熱管理は極めて重要な性能要因である。 ここでの課題は、電子機器から発生する熱を冷却装置、すなわちヒートシンクや放熱器に伝えることです。 しかし、最も効率的なヒートシンクであっても、接触面が必要な熱伝導を管理できなければ、最適に熱を放散することはできません。 近代的な製造工程にもかかわらず、表面粗さが残っており、そこに微細な空気混入物が発生する。
サーマルインターフェイス材料、略してTIMは、部品間の空隙を埋めて熱伝達を大幅に改善するように設計されている。 つまり、発熱部品とヒートシンク間の接触抵抗もTIMを使用することで下げることができる。
TIMの熱特性
TIMの性能はその熱 特性に依存し、データシートに記載されている最も一般的な特性は熱伝導率と熱インピーダンスです。
TIMの熱インピーダンスを見ることの利点は、材料の厚さやクランプ圧力など、アプリケーションの条件を反映することです。
その 熱伝導率 熱伝導率は材料固有の特性であり、材料が熱を伝導する能力を表す。つまり、熱管理には、冷却効果を高めるために熱伝導率の高いTIMを使用するのが有利です。
これに関連するのが熱 抵抗で、熱の流れに抵抗する能力である。
熱伝導率とは対照的に、熱抵抗は材料の厚さに依存します。
つまり、熱伝導率が一定の場合、材料が厚ければ厚いほど熱抵抗は高くなります。
熱設計とTIMの選択は、材料の熱伝導率だけでなく、以下の点も考慮しなければならない。 接触 抵抗を考慮しなければならない。つまり、熱 抵抗と接触抵抗の和を表し、材料と材料界面であるアセンブリが熱の流れに与える総反対を表します。
つまり、理想的には、TIM材料は高い熱伝導率を持ち、同時に低い熱インピーダンスを持つ。
プロパティの要約：
- 熱伝導率
- 接触圧力の厚さ
- 熱抵抗
- 接触抵抗
測定方法
熱インピーダンスの測定には、通常 TIMテスターを用いて行われます。 ASTM D5470.TIM-Testerは、試験片を加熱したメーターバーと冷却したメーターバーの間にクランプする定常 法を採用しています。試験片上の温度勾配と、その結果得られた熱流束、および材料と同じ大きさの試験表面積が、熱インピーダンスの計算に用いられます。このようにして熱インピーダンスは、試験片の熱抵抗に加え、材料と試験表面 間の界面 熱抵抗を測定し、θで示され、単位はm2・K/Wです。
接触抵抗は試験片の表面と、試験面が被試験材に加える圧力によって変化するため、TIM-Testerは圧力を記録します。 試験片の厚さも測定されます。
TIM-Testerでは、見かけの熱伝導率も測定できるため、試験条件に 固有の熱伝導率を求めることができます。 そのためには、界面熱抵抗を除外する必要があります。 これにはまず、異なる試験片厚さに依存する熱インピーダンスを測定してプロットします。 この結果、傾きの逆数が見かけの熱伝導率となり、厚さゼロの切片が2つの試験面の接触抵抗に対応する直線となります。
