JP5078703B2 - Apparatus and method for measuring thermal conductivity of thermal bonding material - Google Patents

Description

本発明は、電子部品やヒートシンクなどに使用される熱的接合材の熱伝導率測定装置および測定方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for measuring thermal conductivity of a thermal bonding material used for electronic parts, heat sinks, and the like.

電子機器、産業機器および自動車などには、半導体集積回路、ＬＥＤ素子、パワーデバイスなどの種々の発熱性の高い素子や電子部品が使用されている。   Various highly exothermic elements and electronic parts such as semiconductor integrated circuits, LED elements, and power devices are used in electronic equipment, industrial equipment, automobiles, and the like.

このような電子部品の発熱が大きくなりすぎると、電子部品および機器の性能劣化を引き起こす可能性もある。発熱する電子部品を冷却するために、ヒートシンクやヒートパイプなどの冷却装置が使用される。電子部品に冷却部材が設置されて、冷却装置が、電子部品の熱を冷却する。   If the heat generation of such an electronic component becomes too large, the performance of the electronic component and the device may be deteriorated. A cooling device such as a heat sink or a heat pipe is used to cool the electronic components that generate heat. A cooling member is installed in the electronic component, and the cooling device cools the heat of the electronic component.

ここで、冷却装置が電子部品に設置される際には、熱的接合材が使用される。電子部品の発熱面と冷却装置の受熱面とが、熱的接合材を介して接触される。   Here, when the cooling device is installed in the electronic component, a thermal bonding material is used. The heat generating surface of the electronic component and the heat receiving surface of the cooling device are brought into contact with each other through a thermal bonding material.

このとき、熱的接合材はその物質に応じた熱伝導率を有し、電子部品の熱は、この熱伝導率に従って冷却装置に伝導する。このため、熱的接合材の選択においては、熱伝導率が重要な要素になる。   At this time, the thermal bonding material has a thermal conductivity corresponding to the substance, and the heat of the electronic component is conducted to the cooling device according to the thermal conductivity. For this reason, thermal conductivity is an important factor in the selection of the thermal bonding material.

このような状況において、熱的接合材の熱伝導率の測定が必要であり、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。熱的接合材の熱伝導率は物質によって定まるが、実際に使用される熱的接合材は、完全な純物質でないことが多かったり、フィラーなどの混合が行われたりするので、使用する熱的接合材の熱伝導率を都度測定する必要があるからである。また熱的接合材を使用する冷却装置や電子部品の材質が、熱伝導率への影響を与えるので（熱的接合材と固体表面には界面抵抗があるので）、熱伝導率を実際に測定する必要がある。   Under such circumstances, it is necessary to measure the thermal conductivity of the thermal bonding material, and various techniques have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The thermal conductivity of the thermal bonding material is determined by the material, but the actual thermal bonding material used is often not a completely pure material, or mixing with fillers, etc. This is because it is necessary to measure the thermal conductivity of the bonding material each time. In addition, since the material of cooling devices and electronic components that use thermal bonding material affects the thermal conductivity (there is an interface resistance between the thermal bonding material and the solid surface), the thermal conductivity is actually measured. There is a need to.

特許文献１は、試料にヒータで熱を与え、ヒータから離れた位置にあるセンサで試料の温度応答を測定し、熱伝導率などを算出する技術を提案している。   Patent Document 1 proposes a technique for applying heat to a sample with a heater, measuring the temperature response of the sample with a sensor located away from the heater, and calculating the thermal conductivity and the like.

特許文献２は、温度変化および接触面変化によって、被試験体への加熱を変動させる技術を提案している。
特開２００７−９３５０９号公報 特開２００６−３２２８６６号公報 Patent Document 2 proposes a technique for changing the heating of the DUT by temperature change and contact surface change.
JP 2007-93509 A JP 2006-322866 A

しかしながら、従来技術では熱的接合材の熱伝導率の測定精度が低い問題があった。特に従来技術においては、所定の厚みδを有する熱的接合材に、任意の熱流束ｑを与えて、熱的接合材の厚み方向の温度差ΔＴを計測して、フーリエの法則である（数１）から熱伝導率ｋを算出することが一般的であった。   However, the conventional technique has a problem that the measurement accuracy of the thermal conductivity of the thermal bonding material is low. In particular, in the prior art, an arbitrary heat flux q is given to a thermal bonding material having a predetermined thickness δ, a temperature difference ΔT in the thickness direction of the thermal bonding material is measured, and the Fourier law is applied (number It was common to calculate the thermal conductivity k from 1).

熱的接合材の厚みδが０．１ｍｍ、熱流束ｑが０．１ＭＷ／ｍ^２とし、熱伝導率ｋが低い熱的接合材であれば、厚み方向の温度差ΔＴは、５ｋ程度になり、高い精度での温度差測定が可能である（ということは、高い精度での熱伝導率の測定が可能である）。 If the thickness δ of the thermal bonding material is 0.1 mm, the heat flux q is 0.1 MW / m ² , and the thermal bonding material has a low thermal conductivity k, the temperature difference ΔT in the thickness direction is about 5 k. The temperature difference can be measured with high accuracy (that is, the thermal conductivity can be measured with high accuracy).

しかし、熱伝導率ｋが１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の高性能な熱的接合材の熱伝導率を同じ方法で測定すると、熱的接合材の厚みδが０．１ｍｍ程度である場合には、温度差ΔＴは０．１ｋ程度になり、温度差の測定が困難になる（ということは、熱伝導率ｋの測定精度も悪くなる）。温度差が十分な大きさとなるようにするには、与える熱流束ｑを大きくする必要があるが、装置全体が大掛かりとなってしまう問題もある。例えば、熱流束ｑを１０ＭＷ／ｍ^２とすれば、温度差ΔＴが測定可能な大きさとなるが、熱流束ｑが１０ＭＷ／ｍ^２との値は、ロケットブースター出口と同程度となる。 However, when the thermal conductivity of a high-performance thermal bonding material having a thermal conductivity k of about 100 W / (m · K) is measured by the same method, the thickness δ of the thermal bonding material is about 0.1 mm. The temperature difference ΔT becomes about 0.1 k, and it becomes difficult to measure the temperature difference (that is, the measurement accuracy of the thermal conductivity k also deteriorates). In order to make the temperature difference sufficiently large, it is necessary to increase the applied heat flux q, but there is also a problem that the entire apparatus becomes large. For example, if the heat flux q is 10 MW / m ² , the temperature difference ΔT has a measurable magnitude, but the value of the heat flux q 10 MW / m ² is about the same as the rocket booster outlet.

このように、従来技術では熱伝導率の高い熱的接合材の熱伝導率を、高い精度で測定することが困難である問題があった。これは、特許文献１、２で提案されている技術を用いても同様の問題を含んでいる。   As described above, the conventional technique has a problem that it is difficult to measure the thermal conductivity of the thermal bonding material having a high thermal conductivity with high accuracy. This includes the same problem even when the techniques proposed in Patent Documents 1 and 2 are used.

近年は、電子部品の発熱量が大きいこと、冷却装置の性能が向上していることから、熱伝導率の高い熱的接合材が必要になっている。このような背景からも、高い精度での熱伝導率の測定が求められている。特に、熱伝導率の高い熱的接合材の熱伝導率の測定が重要になっている。   In recent years, since the heat generation amount of electronic parts is large and the performance of the cooling device is improved, a thermal bonding material having high thermal conductivity is required. Against this background, it is required to measure the thermal conductivity with high accuracy. In particular, it is important to measure the thermal conductivity of a thermal bonding material having a high thermal conductivity.

そこで本発明は、小規模かつ低コストの装置によって、熱的接合材の熱伝導率を高い精度で測定できる測定装置および測定方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a measuring apparatus and a measuring method that can measure the thermal conductivity of a thermal bonding material with high accuracy by using a small-scale and low-cost apparatus.

本発明の熱的接合材の熱伝導率測定装置は、塗布面に熱的接合材が塗布された第１プレートと、塗布面と対向して第１プレートと共に熱的接合材を挟む第２プレートと、第１プレートの所定部位に設置された加熱部と、第２プレートの所定部位であって、加熱部の対向部位と異なる所定部位に設置された冷却部と、第１プレートおよび第２プレートの少なくとも一方の表面における第１位置および第２位置の温度を測定する温度測定部を備え、温度測定部は、第１位置と第２位置の温度差を測定する。   A thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the present invention includes a first plate having a coating surface coated with a thermal bonding material, and a second plate that faces the coating surface and sandwiches the thermal bonding material together with the first plate. A heating unit installed in a predetermined part of the first plate, a cooling part installed in a predetermined part of the second plate that is different from the part opposite to the heating part, and the first plate and the second plate A temperature measurement unit that measures the temperature of the first position and the second position on at least one surface of the first surface, and the temperature measurement unit measures a temperature difference between the first position and the second position.

第１位置と第２位置は、プレートの表面上の異なる位置に存在し、厚み方向で図る場合よりも大きな温度差が得られる。このため、熱伝導率が未知の熱的接合材であっても、高い精度で熱伝導率が測定できる。   The first position and the second position exist at different positions on the surface of the plate, and a larger temperature difference can be obtained than in the case of aiming in the thickness direction. For this reason, even if it is a thermal bonding material with unknown heat conductivity, heat conductivity can be measured with high precision.

本発明によれば、低コストの装置でありながら、幅広い値の熱伝導率を有する可能性のある熱的接合材の熱伝導率を、高い精度で測定できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, although it is a low-cost apparatus, the thermal conductivity of the thermal joining material which may have a wide value of thermal conductivity can be measured with high precision.

特に、平面状に拡げられている熱的接合材の面方向の温度差を測定することで、熱伝導率が測定されるので、熱伝導率の測定精度が高い。   In particular, since the thermal conductivity is measured by measuring the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material spread in a planar shape, the measurement accuracy of the thermal conductivity is high.

また、熱的接合材が実際に使用される発熱体や冷却装置の素材による影響も考慮して熱伝導率が測定される。   In addition, the thermal conductivity is measured in consideration of the influence of the heating element and the material of the cooling device in which the thermal bonding material is actually used.

更に、フーリエの式を基礎とした簡単な算出式で熱伝導率が測定できるので、低コストで装置が実現できる。   Furthermore, since the thermal conductivity can be measured with a simple calculation formula based on the Fourier formula, the apparatus can be realized at a low cost.

本発明の第１の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置は、塗布面に熱的接合材が塗布された第１プレートと、塗布面と対向して第１プレートと共に熱的接合材を挟む第２プレートと、第１プレートの所定部位に設置された加熱部と、第２プレートの所定部位であって、加熱部の対向部位と異なる所定部位に設置された冷却部と、第１プレートおよび第２プレートの少なくとも一方の表面における第１位置および第２位置の温度を測定する温度測定部を備え、温度測定部は、第１位置と第２位置の温度差を測定する。   A thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to a first aspect of the present invention includes a first plate having a coating surface coated with a thermal bonding material, and thermal bonding with the first plate facing the coating surface. A second plate that sandwiches the material, a heating unit installed at a predetermined site of the first plate, a cooling unit installed at a predetermined site of the second plate that is different from the opposing site of the heating unit, A temperature measurement unit that measures the temperatures of the first position and the second position on at least one surface of the first plate and the second plate is provided, and the temperature measurement unit measures a temperature difference between the first position and the second position.

この構成により、厚み方向における温度差よりも大きな温度差が得られる。得られる温度差が大きいことで、熱的接合材の熱伝導率が高い精度で測定できる。   With this configuration, a temperature difference larger than the temperature difference in the thickness direction can be obtained. Since the obtained temperature difference is large, the thermal conductivity of the thermal bonding material can be measured with high accuracy.

本発明の第２の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１の発明に加えて、第１位置および第２位置のそれぞれは、第１プレートおよび第２プレートの少なくとも一方の表面における面方向において異なる位置にあり、第１位置と第２位置の温度差は、熱的接合材の面方向の温度差を表す。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the second invention of the present invention, in addition to the first invention, each of the first position and the second position is at least one of the first plate and the second plate. The temperature difference between the first position and the second position represents a temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material.

この構成により、測定される温度差は、熱的接合材の面方向の温度差となり、温度差の値も大きくなる。このため、温度差から算出される熱伝導率は、高い精度で測定できる。   With this configuration, the measured temperature difference becomes the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material, and the value of the temperature difference also increases. For this reason, the thermal conductivity calculated from the temperature difference can be measured with high accuracy.

本発明の第３の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第２のいずれかの発明に加えて、第１プレートおよび第２プレートのそれぞれは、長手方向と短手方向を有し、第１位置および第２位置のそれぞれは、第１プレートおよび第２プレートの中心線から、長手方向左右にそれぞれ１０ｍｍ幅の領域内に位置する。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the third aspect of the present invention, in addition to any one of the first to second aspects, each of the first plate and the second plate has a longitudinal direction and a short direction. It has a hand direction, and each of the first position and the second position is located in a region 10 mm wide on the left and right sides in the longitudinal direction from the center line of the first plate and the second plate.

この構成により、プレートと熱的接合材との温度対応関係における誤差を大きくすること無く、第１位置と第２位置との間の温度差を大きくすることができる。   With this configuration, the temperature difference between the first position and the second position can be increased without increasing the error in the temperature correspondence relationship between the plate and the thermal bonding material.

本発明の第４の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、温度測定部は、複数の温度検出デバイスを有し、複数の温度検出デバイスの内、第１のプレートおよび第２のプレートの中心線の左右のそれぞれに少なくとも一つ以上の温度検出デバイスが接続されている。   In the thermal conductivity measurement device for a thermal bonding material according to the fourth invention of the present invention, in addition to any of the first to third inventions, the temperature measurement unit has a plurality of temperature detection devices, At least one temperature detection device is connected to each of the left and right of the center line of the first plate and the second plate.

この構成により、低コストおよび簡便な手段で、第１位置と第２位置の温度差を測定できる。   With this configuration, the temperature difference between the first position and the second position can be measured with low cost and simple means.

本発明の第５の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第４の発明に加えて、複数の温度検出デバイスは、第２プレートの表面に設置されている。   In the thermal conductivity measurement device for a thermal bonding material according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the fourth aspect, the plurality of temperature detection devices are installed on the surface of the second plate.

この構成により、加熱部からの熱が冷却部により冷却される状態がもっともはっきりと出る第２プレート上での温度差が測定できる。このため、高い精度で、温度差が測定される上、プレートと熱的接合剤との温度対応も非常に高い。   With this configuration, it is possible to measure the temperature difference on the second plate in which the state where the heat from the heating unit is cooled by the cooling unit is most apparent. For this reason, the temperature difference is measured with high accuracy, and the temperature correspondence between the plate and the thermal bonding agent is very high.

本発明の第６の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、第１プレートおよび第２プレートは、熱的接合材を挟む面に金属めっきが施され、金属めっきの金属素材は、熱的接合材が使用される冷却装置の金属素材と同じである。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the sixth aspect of the present invention, in addition to any of the first to fifth inventions, the first plate and the second plate sandwich the thermal bonding material. Metal plating is applied to the surface, and the metal material of the metal plating is the same as the metal material of the cooling device in which the thermal bonding material is used.

この構成により、熱的接合材が使用される電子部品や冷却装置の素材による影響を加味した熱伝導率が測定できる。   With this configuration, it is possible to measure the thermal conductivity taking into account the influence of the electronic component in which the thermal bonding material is used and the material of the cooling device.

本発明の第７の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、第１プレートおよび第２プレートに挟まれると共に熱的接合材の両端のそれぞれに、把持板を更に備える。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the seventh aspect of the present invention, in addition to any of the first to sixth inventions, the thermal bonding material is sandwiched between the first plate and the second plate. A grip plate is further provided at each of both ends of the.

この構成により、第１プレートと第２プレートとに挟まれる熱的接合材の厚みを均一にできる。   With this configuration, the thickness of the thermal bonding material sandwiched between the first plate and the second plate can be made uniform.

本発明の第８の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、温度差の値を、所定の算出式に代入することで、熱的接合材の熱伝導率を算出する算出部を更に備える。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the eighth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to seventh aspects, the temperature difference value is substituted into a predetermined calculation formula. And a calculation unit for calculating the thermal conductivity of the thermal bonding material.

本発明の第９の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第８の発明に加えて、所定の算出式は、ｋ ＝ ｑｘ（δ／ΔＴ） （ｋ：熱伝導率、ｑ：熱流束、δ：熱的接合材の厚み、ΔＴ：温度差）である。   In the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to the ninth aspect of the present invention, in addition to the eighth aspect, the predetermined calculation formula is k = qx (δ / ΔT) (k: thermal conductivity, q: heat flux, δ: thickness of thermal bonding material, ΔT: temperature difference).

これらの構成により、熱的接合材の熱伝導率を高い精度で測定できる。   With these configurations, the thermal conductivity of the thermal bonding material can be measured with high accuracy.

本発明の第１０の発明に係る熱的接合材の熱伝導率測定装置では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、請求項１から９のいずれか記載の要素を格納する筐体を更に有し、筐体内部は、略真空状態にできる。   According to a tenth aspect of the present invention, in the thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material, in addition to any one of the first to ninth aspects, a housing for storing an element according to any one of the first to ninth aspects. It further has a body, and the inside of the housing can be in a substantially vacuum state.

この構成により、プレート上での温度変化と熱的接合材での温度変化の対応性を良くすることができる。更に、加熱部からの熱流束を確実に第１プレートに与えることができ、熱伝導率算出における熱流束の値と実際の加熱される熱流束の値との乖離が微小となり、熱伝導率算出の精度が高まる。   With this configuration, the correspondence between the temperature change on the plate and the temperature change on the thermal bonding material can be improved. Furthermore, the heat flux from the heating unit can be reliably applied to the first plate, and the difference between the heat flux value in the heat conductivity calculation and the actual heat flux value to be heated becomes small, and the heat conductivity calculation is performed. Increased accuracy.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における熱伝導率測定装置の側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）を上から見た上面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1A is a side view of the thermal conductivity measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a top view of FIG. 1A viewed from above.

まず、熱伝導率測定装置の全体概要について説明する。   First, an overall outline of the thermal conductivity measuring device will be described.

（全体概要）
熱伝導率測定装置１は、塗布面に熱的接合材４が塗布された第１プレート２、第１プレート２に対向する第２プレート３、第１プレート２の端部に設置された加熱部１０、第２プレート３の端部に設置された冷却部１１、第２プレート３の温度を測定する温度測定部７を備える。 (Overview)
The thermal conductivity measuring device 1 includes a first plate 2 with a thermal bonding material 4 applied to the application surface, a second plate 3 facing the first plate 2, and a heating unit installed at an end of the first plate 2. 10. A cooling unit 11 installed at an end of the second plate 3 and a temperature measuring unit 7 for measuring the temperature of the second plate 3 are provided.

熱的接合材４は、第１プレート２と第２プレート３に挟まれており、所定の厚みを有している。また、熱的接合材４は、全体に渡ってほぼ均一の厚みを有している。   The thermal bonding material 4 is sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3 and has a predetermined thickness. The thermal bonding material 4 has a substantially uniform thickness throughout.

加熱部１０は、第１プレート２の一方の端部に設置されて、第１プレート２に対して熱を与える。加熱部１０により与えられた熱は、第１プレート２から熱的接合材４を介して第２プレート３に伝導する。このとき、熱的接合材４の熱伝導率に従って、熱が伝導する。   The heating unit 10 is installed at one end of the first plate 2 and applies heat to the first plate 2. The heat given by the heating unit 10 is conducted from the first plate 2 to the second plate 3 through the thermal bonding material 4. At this time, heat is conducted according to the thermal conductivity of the thermal bonding material 4.

なお、加熱部１０は、所定の熱流束ｑを与える。   The heating unit 10 gives a predetermined heat flux q.

冷却部１１は、第２プレート３を冷却する。言い換えると、冷却部１１は、加熱部１０を基点として第２プレート３に伝導する熱を冷却する。このように、第１プレート２に加熱部１０が備えられ、対向する第２プレート３の、加熱部１０と反対側の端部に冷却部１１が備えられることで、第１プレート２、熱的接合材４、第２プレート３において、面方向に熱が伝導する。   The cooling unit 11 cools the second plate 3. In other words, the cooling unit 11 cools the heat conducted to the second plate 3 with the heating unit 10 as a base point. As described above, the heating unit 10 is provided in the first plate 2, and the cooling unit 11 is provided in the opposite end of the second plate 3 to the heating unit 10. In the bonding material 4 and the second plate 3, heat is conducted in the surface direction.

第２プレート３の表面における第１位置に熱電対５が接続され、第２プレート３の表面における第２位置（第１位置とは異なる位置）に熱電対６が接続される。熱電対５，６は、温度測定部７に接続される。温度測定部７は、熱電対５、６からの測定値を基に、第１位置と第２位置のそれぞれの温度を測定する。更に、温度測定部７は、第１位置と第２位置の温度差を測定する。ここで、第１位置と第２位置は、第２プレート３表面の面方向における異なる位置である。このため、温度測定部７が測定する第１位置と第２位置の温度差は、第２プレート３表面の面方向の温度差を表している。更に、第２プレート３面方向の温度差は、熱的接合材４の面方向の温度差を表している。このため、温度測定部７が測定した温度差ΔＴ、加熱部１０が与えた熱流束ｑ、熱的接合材４の厚みδを（数１）に代入することにより、熱的接合材４の熱伝導率が算出される。   The thermocouple 5 is connected to a first position on the surface of the second plate 3, and the thermocouple 6 is connected to a second position (a position different from the first position) on the surface of the second plate 3. The thermocouples 5 and 6 are connected to the temperature measurement unit 7. The temperature measuring unit 7 measures the temperatures of the first position and the second position based on the measurement values from the thermocouples 5 and 6. Further, the temperature measurement unit 7 measures a temperature difference between the first position and the second position. Here, the first position and the second position are different positions in the surface direction of the surface of the second plate 3. For this reason, the temperature difference between the first position and the second position measured by the temperature measurement unit 7 represents the temperature difference in the surface direction of the surface of the second plate 3. Further, the temperature difference in the surface direction of the second plate 3 represents the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material 4. Therefore, by substituting the temperature difference ΔT measured by the temperature measurement unit 7, the heat flux q given by the heating unit 10, and the thickness δ of the thermal bonding material 4 into (Equation 1), the heat of the thermal bonding material 4 Conductivity is calculated.

なお、熱電対は、第１プレート２や第２プレート３の表面の温度を検出する温度検出デバイスの一例である。熱電対以外にも、赤外線やレーザを用いた非接触型の表面温度計が用いられてもよい。   The thermocouple is an example of a temperature detection device that detects the temperature of the surface of the first plate 2 or the second plate 3. In addition to the thermocouple, a non-contact type surface thermometer using infrared rays or a laser may be used.

従来技術と異なり、温度差ΔＴは、第２プレート３の面方向において測定される。プレートの厚み方向に比較して、面方向である第１位置と第２位置との距離は非常に大きく、測定される温度差ΔＴも大きくなる。このため、熱的接合材４の熱伝導率は、（数１）を用いて、高い精度で測定される。これは、熱的接合材４の熱伝導率が高い場合でも同様である。加えて、従来技術と異なり、温度差ΔＴを得るために、加熱部１０が与える熱流束ｑを非常に大きくする必要もなくなる。   Unlike the prior art, the temperature difference ΔT is measured in the surface direction of the second plate 3. Compared to the thickness direction of the plate, the distance between the first position and the second position, which are the surface directions, is very large, and the measured temperature difference ΔT is also large. For this reason, the thermal conductivity of the thermal bonding material 4 is measured with high accuracy using (Equation 1). This is the same even when the thermal conductivity of the thermal bonding material 4 is high. In addition, unlike the prior art, it is not necessary to greatly increase the heat flux q provided by the heating unit 10 in order to obtain the temperature difference ΔT.

このように、図１に示される熱伝導率測定装置１は、様々な熱伝導率を有する熱的接合材４の熱伝導率を、高い精度で測定できる。   Thus, the thermal conductivity measuring device 1 shown in FIG. 1 can measure the thermal conductivity of the thermal bonding material 4 having various thermal conductivities with high accuracy.

なお、図１では、熱電対５、６を第２プレート３表面に接続したが、第１プレート２表面に接続してもよい。但し、加熱と冷却の役割が、第１プレート２と第２プレート３で分かれていることから、冷却の役割を有する第２プレート３の表面に、熱電対５、６が接続されるのが温度差測定の容易性からも好適である。   In FIG. 1, the thermocouples 5 and 6 are connected to the surface of the second plate 3, but may be connected to the surface of the first plate 2. However, since the roles of heating and cooling are divided between the first plate 2 and the second plate 3, it is the temperature that the thermocouples 5 and 6 are connected to the surface of the second plate 3 having the role of cooling. This is also preferable from the viewpoint of easy difference measurement.

次に各部の詳細について説明する。   Next, the detail of each part is demonstrated.

（第１プレート、第２プレート）
第１プレート２および第２プレート３は、金属や樹脂で形成された、平面形状を有する板材である。加熱部１０からの熱を受けるので、第１プレート２および第２プレート３は、熱的な耐久性を有していることが好適である。 (First plate, second plate)
The 1st plate 2 and the 2nd plate 3 are the board | plate materials which were formed with the metal and resin and which have a planar shape. Since the heat from the heating unit 10 is received, it is preferable that the first plate 2 and the second plate 3 have thermal durability.

第１プレート２と第２プレート３は、対向した状態で、熱的接合材４を挟む。例えば、第１プレート２および第２プレート３のそれぞれは塗布面を有し、第１プレート２の塗布面に熱的接合材４が塗布され、塗布された熱的接合材４の上から第２プレート３が押し当てられることで、第１プレート２と第２プレート３がお互いに対向しつつ熱的接合材４を挟む（サンドイッチする）。   The first plate 2 and the second plate 3 sandwich the thermal bonding material 4 while facing each other. For example, each of the first plate 2 and the second plate 3 has an application surface, the thermal bonding material 4 is applied to the application surface of the first plate 2, and the second from the top of the applied thermal bonding material 4. By pressing the plate 3, the first plate 2 and the second plate 3 sandwich (thermally sandwich) the thermal bonding material 4 while facing each other.

第１プレート２と第２プレート３のそれぞれは、長方形、正方形、円形、楕円形、多角形など種々の形状を有していてよいが、製造や測定の容易性から、長手方向と短手方向を有する形状（好適には長方形）を有していることが好ましい。第１プレート２と第２プレート３が長手方向と短手方向を有していることで、熱電対５、６を長手方向の異なる位置に設置して、面方向における温度差ΔＴを測定しやすくなるからである。   Each of the first plate 2 and the second plate 3 may have various shapes such as a rectangle, a square, a circle, an ellipse, and a polygon, but from the viewpoint of ease of manufacturing and measurement, the longitudinal direction and the short direction. It is preferable to have a shape (preferably a rectangle). Since the first plate 2 and the second plate 3 have a longitudinal direction and a lateral direction, the thermocouples 5 and 6 can be installed at different positions in the longitudinal direction to easily measure the temperature difference ΔT in the plane direction. Because it becomes.

第１プレート２および第２プレート３は、異なる形状を有していても良いが、相互に対向して熱伝導率測定装置１の基本骨格を成すので、同一形状であることが適当である。   The first plate 2 and the second plate 3 may have different shapes. However, since the first plate 2 and the second plate 3 are opposed to each other and form the basic skeleton of the thermal conductivity measuring device 1, it is appropriate that they have the same shape.

なお、第１プレート２、第２プレート３は、熱的接合材４を挟む２枚のプレートのそれぞれをそのように呼称しているだけで、構造や構成において特段の区別を有するものではない。   The first plate 2 and the second plate 3 simply refer to the two plates sandwiching the thermal bonding material 4 as such, and do not have any particular distinction in structure or configuration.

第１プレート２と第２プレート３は、測定の度に異なる熱的接合材４を挟む必要があるので、洗浄が容易である。   The first plate 2 and the second plate 3 are easy to clean because it is necessary to sandwich a different thermal bonding material 4 for each measurement.

（熱的接合材）
第１プレート２と第２プレート３に挟まれる熱的接合材４は、熱伝導率の測定対象である熱的接合材である。 (Thermal bonding material)
The thermal bonding material 4 sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3 is a thermal bonding material that is a measurement target of thermal conductivity.

この熱的接合材は、電子部品やパワーデバイスなどの発熱体と冷却装置を接触させる際に用いられる。例えば、ＣＰＵ、メモリなどの発熱体のパッケージ表面に、ヒートシンクやヒートパイプなどの冷却装置を設置する際に用いられる。パッケージ表面に熱的接合材が塗布されて、熱的接合材の上に冷却装置の受熱面が設置される。すなわち、発熱体の発する熱は、熱的接合材を介して冷却装置に伝導する。   This thermal bonding material is used when a heating element such as an electronic component or a power device is brought into contact with a cooling device. For example, it is used when a cooling device such as a heat sink or a heat pipe is installed on the surface of a package of a heating element such as a CPU or memory. A thermal bonding material is applied to the surface of the package, and the heat receiving surface of the cooling device is installed on the thermal bonding material. That is, the heat generated by the heating element is conducted to the cooling device through the thermal bonding material.

熱的接合材４は、素材、物性、混合物、製造工程などにより様々な熱伝導率を有している。熱伝導率が高ければ、発熱体の熱が冷却装置に伝わる際の熱抵抗は小さくなる。熱伝導率が小さければ、発熱体の熱が冷却装置に伝わる際の熱抵抗が大きくなる。発熱体や冷却装置の仕様に応じた熱伝導率を有する熱的接合材が用いられる。このため、冷却装置の冷却仕様を明確にするためには、熱的接合材の熱伝導率の正確な測定が必要である。   The thermal bonding material 4 has various thermal conductivities depending on materials, physical properties, mixtures, manufacturing processes, and the like. If the thermal conductivity is high, the heat resistance when the heat of the heating element is transmitted to the cooling device is small. If the thermal conductivity is small, the thermal resistance when the heat of the heating element is transferred to the cooling device increases. A thermal bonding material having a thermal conductivity according to the specifications of the heating element and the cooling device is used. For this reason, in order to clarify the cooling specification of the cooling device, it is necessary to accurately measure the thermal conductivity of the thermal bonding material.

熱的接合材４は、第１プレート２と第２プレート３に挟まれており、所定の厚みδを有している。厚みδは、適宜定められれば良いが、面方向全体に渡って均一の厚みを有している。これは、実施の形態１における熱伝導率測定装置１が、面方向における温度差ΔＴを用いて熱伝導率を測定するからである。   The thermal bonding material 4 is sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3 and has a predetermined thickness δ. The thickness δ may be determined as appropriate, but has a uniform thickness over the entire surface direction. This is because the thermal conductivity measuring device 1 in the first embodiment measures the thermal conductivity using the temperature difference ΔT in the surface direction.

また、熱的接合材４が、均一の厚みを有するように、第１プレート２および第２プレート３の端部であって熱的接合材４を両端から挟むように把持板８を設けてもよい。把持板８は、第１プレート２と第２プレート３の間であって、熱的接合材４が塗布されていない部分に設置される。把持板８は、第１プレート２と第２プレート３の間隔を決定することで、熱的接合材４の厚みを決定しつつ、第１プレート２および第２プレート３の両端に１枚ずつ設置されることで、熱的接合材４の厚みを均一にする。   Further, the grip plate 8 may be provided so as to sandwich the thermal bonding material 4 from both ends of the first plate 2 and the second plate 3 so that the thermal bonding material 4 has a uniform thickness. Good. The gripping plate 8 is installed between the first plate 2 and the second plate 3 in a portion where the thermal bonding material 4 is not applied. One grip plate 8 is installed at each end of the first plate 2 and the second plate 3 while determining the thickness of the thermal bonding material 4 by determining the distance between the first plate 2 and the second plate 3. By doing so, the thickness of the thermal bonding material 4 is made uniform.

なお、把持板は、いわゆるスペーサーが使用されれば良い。   In addition, what is called a spacer should just be used for a holding plate.

熱的接合材４が第１プレート２と第２プレート３の面方向に渡って広く塗布されることで、熱的接合材４は、第１プレート２からの熱を第２プレート３に伝導する。   The thermal bonding material 4 is applied widely over the surface direction of the first plate 2 and the second plate 3, so that the thermal bonding material 4 conducts heat from the first plate 2 to the second plate 3. .

なお、熱的接合材４には、サーマルグリースやサーマルグリースにフィラーなどを添加した素材および銀ペーストなどの金属含有素材が用いられる。   As the thermal bonding material 4, thermal grease, a material obtained by adding a filler or the like to thermal grease, and a metal-containing material such as silver paste are used.

（加熱部と冷却部）
加熱部１０は、第１プレート２の所定部位に設置され、所定の熱流束ｑに基づく熱を第１プレート２に与える。 (Heating section and cooling section)
The heating unit 10 is installed at a predetermined portion of the first plate 2 and applies heat based on a predetermined heat flux q to the first plate 2.

図１においては、加熱部１０は、第１プレート２の一方の端部に設置されている。端部であることは必須条件ではなく、所定部位に設置されれば良い。但し、冷却部１１とセットになって、熱的接合材４の面方向に熱の伝導を行わせるために、第１プレート２の端部か端部に近い部位であることが好ましい。   In FIG. 1, the heating unit 10 is installed at one end of the first plate 2. It is not an indispensable condition that it is an end, and it may be installed at a predetermined site. However, in order to conduct heat in the surface direction of the thermal bonding material 4 as a set with the cooling unit 11, the end portion of the first plate 2 or a portion close to the end portion is preferable.

加熱部１０は、与える熱流束ｑの値を適宜変更可能である。   The heating unit 10 can appropriately change the value of the heat flux q to be given.

第１プレート２は、加熱部１０により与えられた熱を、熱的接合材４を介して第２プレート３に面方向および厚み方向に伝導する。   The first plate 2 conducts the heat given by the heating unit 10 to the second plate 3 in the surface direction and the thickness direction via the thermal bonding material 4.

冷却部１１は、第２プレート３の所定部位に設置される。図１においては、第２プレート３の端部に冷却部１１が設置されているが、端部であることは必須条件ではなく、所定部位に設置されれば良い。但し、加熱部１０とセットになって熱的接合材４の面方向に熱の伝導を行わせるために、第２プレートの端部か端部に近い部位であって、加熱部１０と反対側（加熱部１０の対向位置と離れた部位）の部位に設置されることが好ましい。   The cooling unit 11 is installed at a predetermined part of the second plate 3. In FIG. 1, the cooling unit 11 is installed at the end of the second plate 3, but the end is not an essential condition and may be installed at a predetermined site. However, in order to conduct heat in the surface direction of the thermal bonding material 4 as a set with the heating unit 10, it is the end of the second plate or a part close to the end, on the side opposite to the heating unit 10. It is preferable to be installed at a site (a site away from the facing position of the heating unit 10).

簡単には、加熱部１０は、第１プレート２の一方の端部か端部付近に設置され、冷却部１１は、第２プレート３であって、加熱部１０と逆側の端部か端部付近に設置されればよい。   Briefly, the heating unit 10 is installed at one end of the first plate 2 or in the vicinity of the end, and the cooling unit 11 is the second plate 3, the end or end opposite to the heating unit 10. It suffices if it is installed near the section.

冷却部１１は、加熱部１０が与える熱よりも低い温度を与えることで、第２プレート３を冷却する。冷却部１１による冷却により、加熱部１０からの熱は、冷却部１１に向かって面方向に伝導しやすくなる。熱は温度の高いところから低いところに移動するからである。結果として、加熱部１０からの熱は、第１プレート２、熱的接合材４および第２プレート３のそれぞれを、加熱部１０側から冷却部１１側に面方向に伝導する。   The cooling unit 11 cools the second plate 3 by giving a temperature lower than the heat given by the heating unit 10. By the cooling by the cooling unit 11, the heat from the heating unit 10 is easily conducted in the surface direction toward the cooling unit 11. This is because heat moves from a high temperature to a low temperature. As a result, the heat from the heating unit 10 conducts the first plate 2, the thermal bonding material 4, and the second plate 3 in the surface direction from the heating unit 10 side to the cooling unit 11 side.

このように、加熱部１０と冷却部１１のそれぞれは、第１プレート２と第２プレート３に互い違いの位置に設置されることで、面方向の熱伝導を実現させる。この結果、従来技術のような厚み方向における温度差ΔＴではなく、面方向における温度差ΔＴを測定できるようになる。   Thus, each of the heating unit 10 and the cooling unit 11 is installed at alternate positions on the first plate 2 and the second plate 3, thereby realizing heat conduction in the surface direction. As a result, the temperature difference ΔT in the plane direction can be measured instead of the temperature difference ΔT in the thickness direction as in the prior art.

なお、加熱部１０は、第１プレート２の端部でなくとも、端部付近の所定部位に備えられればよく、物理的な端面に設置される必要はない。同様に、冷却部１１は、第２プレート３の端部でなくとも、端部付近の所定部位に備えられればよい。但し、冷却部１１は、加熱部１０と対向する部位と異なる部位に備えられることが好適である。熱が熱的接合材４の面方向に伝導しやすくなるからである。   In addition, even if the heating part 10 is not the edge part of the 1st plate 2, it should just be provided in the predetermined site | part vicinity of an edge part, and does not need to be installed in a physical end surface. Similarly, the cooling unit 11 may be provided at a predetermined portion in the vicinity of the end portion, not the end portion of the second plate 3. However, it is preferable that the cooling unit 11 is provided at a site different from the site facing the heating unit 10. This is because heat is easily conducted in the surface direction of the thermal bonding material 4.

また、加熱部１０および冷却部１１のそれぞれは、第１プレート２および第２プレート３に直接的に接触してもよく、伝導部材を介して加熱、冷却してもよい。   In addition, each of the heating unit 10 and the cooling unit 11 may be in direct contact with the first plate 2 and the second plate 3, and may be heated and cooled via a conductive member.

（熱電対と温度測定部）
次に、熱電対５、６および温度測定部７について説明する。 (Thermocouple and temperature measurement unit)
Next, the thermocouples 5 and 6 and the temperature measurement unit 7 will be described.

温度測定部７は、第１プレート２および第２プレート３の面方向の温度差を測定する。言い換えると、第１プレート２と第２プレート３に挟まれた熱的接合材４の面方向の温度差を測定する。このように面方向の温度差を測定するために、温度測定部７は、複数の熱電対５、６を用いる。   The temperature measuring unit 7 measures the temperature difference in the surface direction between the first plate 2 and the second plate 3. In other words, the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material 4 sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3 is measured. Thus, in order to measure the temperature difference in the surface direction, the temperature measuring unit 7 uses a plurality of thermocouples 5 and 6.

熱電対５、６のそれぞれは、第２プレート３の表面において異なる位置である第１位置と第２位置に接続される。第１位置と第２位置は、第２プレート３の面方向において異なる位置であり、第２プレート３が長手方向と短手方向を有している場合には長手方向に沿って異なる位置である。あるいは、加熱部１０と冷却部１１に挟まれる方向において、異なる位置に第１位置と第２位置が設定される。   Each of the thermocouples 5 and 6 is connected to a first position and a second position which are different positions on the surface of the second plate 3. The first position and the second position are different positions in the surface direction of the second plate 3, and are different positions along the longitudinal direction when the second plate 3 has a longitudinal direction and a lateral direction. . Alternatively, the first position and the second position are set at different positions in the direction between the heating unit 10 and the cooling unit 11.

熱電対５は、第１位置の温度を測定し、熱電対６は、第２位置の温度を測定する。測定においては、熱電対５、６からの結果を基に、温度測定部７が温度を測定する。   The thermocouple 5 measures the temperature at the first position, and the thermocouple 6 measures the temperature at the second position. In the measurement, the temperature measuring unit 7 measures the temperature based on the results from the thermocouples 5 and 6.

温度測定部７は、更に第１位置と第２位置の温度差を測定する。第１位置と第２位置は、第２プレート３の面方向における異なる位置を示すので、温度測定部７が測定する温度差ΔＴは、第２プレート３の面方向の温度差を示す。   The temperature measurement unit 7 further measures the temperature difference between the first position and the second position. Since the first position and the second position indicate different positions in the surface direction of the second plate 3, the temperature difference ΔT measured by the temperature measuring unit 7 indicates the temperature difference in the surface direction of the second plate 3.

ここで、第１位置と第２位置の温度差は、第２プレート３の面方向における温度差を示すが、熱的接合材４と第２プレート３の面方向の温度変化は同様の傾向を示すので、第１位置と第２位置の温度差は、熱的接合材４の面方向の温度差を表していると考えられる。   Here, the temperature difference between the first position and the second position indicates the temperature difference in the surface direction of the second plate 3, but the temperature change in the surface direction of the thermal bonding material 4 and the second plate 3 has the same tendency. Therefore, it is considered that the temperature difference between the first position and the second position represents the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material 4.

なお、図１では、第２プレート３の第１位置と第２位置の温度差を測定しているが、第１プレート２での第１位置と第２位置の温度差を測定しても良い。但し、第１プレート２に加熱部１０が設置され、第２プレート３に冷却部１１が設置されているので、熱の伝道は第２プレート３においてよりよく現れると考えられるので、第２プレート３における第１位置と第２位置の温度差が測定されることが好適である。   In FIG. 1, the temperature difference between the first position and the second position of the second plate 3 is measured. However, the temperature difference between the first position and the second position on the first plate 2 may be measured. . However, since the heating unit 10 is installed in the first plate 2 and the cooling unit 11 is installed in the second plate 3, it is considered that heat conduction appears better in the second plate 3. It is preferable that the temperature difference between the first position and the second position is measured.

また、図２に示されるように熱電対が３つ以上接続されてもよい。   Moreover, as shown in FIG. 2, three or more thermocouples may be connected.

図２は、本発明の実施の形態１における熱伝導率測定装置の側面図である。   FIG. 2 is a side view of the thermal conductivity measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.

第２プレート３には、３つの熱電対５、６、２０が接続されている。熱電対が３つ以上接続されることで、温度差の測定精度が向上する。   Three thermocouples 5, 6 and 20 are connected to the second plate 3. By connecting three or more thermocouples, the temperature difference measurement accuracy is improved.

例えば熱電対５と熱電対２０との温度差と、熱電対２０と熱電対６との温度差の２つの内、経験的に精度の高いほうを選択した上で、熱伝導率を測定するなどができる。   For example, the thermal conductivity is measured after selecting the empirically more accurate one of the temperature difference between the thermocouple 5 and the thermocouple 20 and the temperature difference between the thermocouple 20 and the thermocouple 6. Can do.

また、第２プレート３が長手方向と短手方向を有する形状を持つ場合には、図２にしめされるように、第２プレート３（すなわち対向する第１プレート２）の中心から長手方向左右にそれぞれ１０ｍｍ幅の領域内に、熱電対５と６のそれぞれが接続される。第２プレート３における面方向の熱の伝導状態は、中心付近がもっともはっきりしており、図２に示される領域に、熱電対５、６が接続される（すなわち、第１位置と第２位置がこの領域に存在する）ことが、温度差ΔＴの測定に適しているからである。   In addition, when the second plate 3 has a shape having a longitudinal direction and a short direction, as shown in FIG. 2, the longitudinal direction from the center of the second plate 3 (that is, the opposing first plate 2) Each of the thermocouples 5 and 6 is connected to a 10 mm wide region. The state of heat conduction in the surface direction in the second plate 3 is most obvious near the center, and the thermocouples 5 and 6 are connected to the region shown in FIG. 2 (that is, the first position and the second position). This is because it is suitable for the measurement of the temperature difference ΔT.

なお、１０ｍｍ幅は、厳密に定義されるものではなく、一定の目安である。   Note that the width of 10 mm is not strictly defined and is a fixed standard.

なお、１０ｍｍ幅の範囲に第１位置と第２位置が設定されることで、十分な温度差を得ることができる。逆に１０ｍｍ幅の領域を大きく越えてしまうと、温度差そのものは大きくなりうるが、加熱部１０や冷却部１１の影響を直接的に受けてしまって、温度測定の精度が下がったり、プレートとプレートに挟まれる熱的接合材４との温度対応関係の誤差の影響も大きくなったりしうるので、１０ｍｍ幅程度が好ましい。   A sufficient temperature difference can be obtained by setting the first position and the second position within a range of 10 mm width. On the contrary, if the region of 10 mm width is greatly exceeded, the temperature difference itself can become large, but it is directly affected by the heating unit 10 and the cooling unit 11 and the accuracy of temperature measurement is reduced, Since the influence of the error of the temperature correspondence relationship with the thermal bonding material 4 sandwiched between the plates may increase, a width of about 10 mm is preferable.

勿論、プレートそのものを大きくして、加熱部１０や冷却部１１の影響を少なくすれば、この１０ｍｍ幅に限定されずともよい。装置の形状やコストとの兼ね合いで決定されれば良い。   Of course, if the plate itself is enlarged and the influence of the heating unit 10 and the cooling unit 11 is reduced, the width may not be limited to 10 mm. It may be determined in consideration of the shape and cost of the apparatus.

また、熱電対を用いた温度測定は一例であり、温度差が測定できる手段であれば何でも良い。   In addition, temperature measurement using a thermocouple is an example, and any means that can measure a temperature difference may be used.

このように、第２プレート３の面方向の温度差を測定することで、第１プレート２と第２プレート３に挟まれた熱的接合材４の面方向の温度差を測定できる。   Thus, by measuring the temperature difference in the surface direction of the second plate 3, the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material 4 sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3 can be measured.

（算出部）
熱的接合材４の熱伝導率は、（数１）を用いて算出される。 (Calculation unit)
The thermal conductivity of the thermal bonding material 4 is calculated using (Equation 1).

（数１）によれば、熱的接合材４の厚みδ、加熱部１０が与えた熱流束ｑ、測定された温度差ΔＴにより、熱的接合材４の実際の熱伝導率ｋが算出される。   According to (Equation 1), the actual thermal conductivity k of the thermal bonding material 4 is calculated from the thickness δ of the thermal bonding material 4, the heat flux q given by the heating unit 10, and the measured temperature difference ΔT. The

熱伝導率は、得られたこれららのパラメータに基づいて人為的に算出されても良く、図２に示される算出部２１により自動で算出されても良い。   The thermal conductivity may be artificially calculated based on these obtained parameters, or may be automatically calculated by the calculation unit 21 shown in FIG.

算出部２１は、数１を実行するプログラムや専用の電子回路を含んでおり、予め入力された熱的接合材４の厚みδ、加熱部１０が与えた熱流束ｑに加えて、温度測定部７から得られる温度差ΔＴを用いて、熱伝導率ｋを算出する。   The calculation unit 21 includes a program that executes Equation 1 and a dedicated electronic circuit. In addition to the thickness δ of the thermal bonding material 4 input in advance and the heat flux q given by the heating unit 10, the temperature measurement unit 7 is used to calculate the thermal conductivity k.

このとき、温度差ΔＴは十分に大きく、その測定結果の信頼性が高いので、算出される熱伝導率ｋの値も高い精度を有している。   At this time, since the temperature difference ΔT is sufficiently large and the reliability of the measurement result is high, the calculated value of the thermal conductivity k has high accuracy.

また、図示はしていないが、算出部２１は、算出した熱伝導率ｋを液晶画面などに表示する機能を有していても好適である。   Although not shown, it is preferable that the calculation unit 21 has a function of displaying the calculated thermal conductivity k on a liquid crystal screen or the like.

（熱伝導率測定装置による測定方法）
次に、熱伝導率測定装置による測定方法について説明する。 (Measurement method using thermal conductivity measuring device)
Next, a measuring method using a thermal conductivity measuring device will be described.

図３は、本発明の実施の形態１における測定ユニットの構成を示す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the measurement unit according to Embodiment 1 of the present invention.

測定ユニットは、塗布面に熱的接合材４が塗布された第１プレート２と、第１プレート２の塗布面と対向して第１プレート２と共に熱的接合材４を挟む第２プレート３を有する。更に、必要に応じて把持板８を備える。   The measurement unit includes a first plate 2 having a thermal bonding material 4 applied to the application surface, and a second plate 3 that faces the application surface of the first plate 2 and sandwiches the thermal bonding material 4 together with the first plate 2. Have. Furthermore, a grip plate 8 is provided as necessary.

図３では、測定ユニットが構成される状態を順々に表している。   In FIG. 3, the state in which the measurement unit is configured is shown in order.

まず、図３（ａ）に示されるように、第１プレート２が用意される。次に図３（ｂ）に示されるように、第１プレート２の塗布面に熱的接合材４が塗布される。次に、図３（ｃ）に示されるように、熱的接合材４の両端に把持板８が設置される。最後に図３（ｄ）に示されるように、第２プレート３が第１プレート２に対向するように設置されて圧力をかけて熱的接合材４が挟まれる。   First, as shown in FIG. 3A, the first plate 2 is prepared. Next, as shown in FIG. 3B, the thermal bonding material 4 is applied to the application surface of the first plate 2. Next, as shown in FIG. 3C, grip plates 8 are installed at both ends of the thermal bonding material 4. Finally, as shown in FIG. 3 (d), the second plate 3 is placed so as to face the first plate 2, and pressure is applied to sandwich the thermal bonding material 4.

このような手順で、測定ユニットが構成される。測定ユニットには、図１、２に示されるように加熱部１０、冷却部１１、熱電対５、６、温度測定部７、算出部２１が接続されて、熱的接合材４の熱伝導率ｋが測定される。   The measurement unit is configured by such a procedure. As shown in FIGS. 1 and 2, the measurement unit is connected to a heating unit 10, a cooling unit 11, thermocouples 5 and 6, a temperature measurement unit 7, and a calculation unit 21, and the thermal conductivity of the thermal bonding material 4. k is measured.

熱伝導率ｋの測定方法について図４を用いて説明する。   A method for measuring the thermal conductivity k will be described with reference to FIG.

図４は、本発明の実施の形態１における熱伝導率測定方法を説明するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart for explaining the thermal conductivity measurement method according to Embodiment 1 of the present invention.

まずステップＳＴ１にて、測定ユニットを設置する。測定ユニットは図３で説明されたものである。ついで、ステップＳＴ２にて、第１プレート２の所定部位を加熱する。加熱においては、加熱部１０が用いられればよい。加熱によって、第１プレート２には熱が与えられる。   First, in step ST1, a measurement unit is installed. The measuring unit is the one described in FIG. Next, in step ST2, a predetermined portion of the first plate 2 is heated. In heating, the heating unit 10 may be used. Heat is applied to the first plate 2 by heating.

次に、ステップＳＴ３にて、第２プレートの所定部位が冷却される。冷却にかかわる所定部位は、加熱にかかわる所定部位と異なる位置にあり、好適には逆側の位置にある。次に、ステップＳＴ４にて、第１位置と第２位置の温度差ΔＴを測定する。ここで、第１位置および第２位置は、第２プレート３表面の面方向おける異なる位置に存在する。更に、第２プレート３が長手方向と短手方向を有する場合には、第１位置は第２プレートの中心から長手方向左側の１０ｍｍ幅の領域に存在し、第２位置は第２プレートの中心から長手方向右側の１０ｍｍ幅の領域に存在する。   Next, in step ST3, the predetermined part of the second plate is cooled. The predetermined part related to cooling is at a position different from the predetermined part related to heating, and is preferably located on the opposite side. Next, in step ST4, the temperature difference ΔT between the first position and the second position is measured. Here, the first position and the second position exist at different positions in the surface direction of the surface of the second plate 3. Further, when the second plate 3 has a longitudinal direction and a lateral direction, the first position exists in a region 10 mm wide on the left side in the longitudinal direction from the center of the second plate, and the second position is the center of the second plate. It exists in the area | region of 10 mm width of the longitudinal direction right side.

ステップＳＴ４では、第１位置の第１温度と第２位置の第２温度が測定されて、第１温度と第２温度の差分が、温度差ΔＴとして測定される。   In step ST4, the first temperature at the first position and the second temperature at the second position are measured, and the difference between the first temperature and the second temperature is measured as a temperature difference ΔT.

ついで、ステップＳＴ５にて、温度差ΔＴを、所定の算出式に代入する。ここで算出式は（数１）である。例えば、算出部２１に含まれるプログラムが、（数１）の計算を実行する。   Next, in step ST5, the temperature difference ΔT is substituted into a predetermined calculation formula. Here, the calculation formula is (Formula 1). For example, the program included in the calculation unit 21 performs the calculation of (Equation 1).

最後にステップＳＴ６にて、熱伝導率ｋが算出される。   Finally, in step ST6, the thermal conductivity k is calculated.

このような一連の流れにより、熱的接合材４の熱伝導率ｋが測定される。   With such a series of flows, the thermal conductivity k of the thermal bonding material 4 is measured.

これらは、装置に組みこかれたプログラムにより自動で実施されても良く、ステップの一部が手作業で行われても良い。   These may be automatically performed by a program incorporated in the apparatus, or some of the steps may be performed manually.

また、温度差ΔＴは、第２プレート３の面方向（すなわち熱的接合材４の面方向）の温度差であるので、測定が容易となる大きな値となりやすい。このため、測定される温度差ΔＴは、精度が高く、温度差ΔＴに基づいて算出される熱伝導率ｋの精度も高い。   Moreover, since the temperature difference ΔT is a temperature difference in the surface direction of the second plate 3 (that is, the surface direction of the thermal bonding material 4), it tends to be a large value that facilitates measurement. For this reason, the measured temperature difference ΔT has high accuracy, and the accuracy of the thermal conductivity k calculated based on the temperature difference ΔT is also high.

また、温度差ΔＴの値が大きいことで、熱電対などの安価な部材で温度差を測定できるので、熱伝導率測定装置が低コストで実現できる。   Further, since the temperature difference ΔT is large, the temperature difference can be measured with an inexpensive member such as a thermocouple, so that the thermal conductivity measuring device can be realized at low cost.

以上のように、実施の形態１における熱伝導率測定装置および熱伝導率測定方法によれば、低コストでありながら高い精度で熱的接合材の熱伝導率ｋを測定できる。   As described above, according to the thermal conductivity measuring device and the thermal conductivity measuring method in the first embodiment, the thermal conductivity k of the thermal bonding material can be measured with high accuracy while being low in cost.

（実施の形態２）
次に実施の形態２について説明する。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described.

図１に示されるように、第１プレート２および第１プレート３のそれぞれは、熱的接合材４が塗布される面に金属めっき９が施されている。   As shown in FIG. 1, each of the first plate 2 and the first plate 3 is provided with metal plating 9 on the surface to which the thermal bonding material 4 is applied.

この金属めっき９の金属素材は、熱的接合材が使用される発熱体や冷却装置の金属素材と同じであることが好適である。   The metal material of the metal plating 9 is preferably the same as the metal material of the heating element and the cooling device in which the thermal bonding material is used.

熱的接合材が実際に発熱体や冷却装置などに使用される場合には、発熱体や冷却装置の表面の金属素材の影響を受ける。このため、熱的接合材が発熱体から冷却装置への熱伝導における影響がある。例えば界面抵抗による影響である。   When the thermal bonding material is actually used for a heating element or a cooling device, it is affected by the metal material on the surface of the heating element or the cooling device. For this reason, the thermal bonding material has an influence on the heat conduction from the heating element to the cooling device. For example, the influence due to the interface resistance.

このような影響のため、熱的接合材４の熱伝導率ｋが正確に測定されたとしても、金属素材の影響が考慮されていないままでは、実際の使用において不十分である。   Due to such influence, even if the thermal conductivity k of the thermal bonding material 4 is accurately measured, it is not sufficient in actual use if the influence of the metal material is not taken into consideration.

第１プレート２および第２プレート３の塗布面の金属めっき９は、このような実際上の使用時における影響を加味できる。   The metal plating 9 on the coated surfaces of the first plate 2 and the second plate 3 can take into account such an effect during actual use.

この理由からも、金属めっき９は、実際に使用される発熱体や冷却装置の金属素材と同一であることが好ましい。例えば、使用される冷却装置が銅であれば、金属めっき９も銅であることが好ましく、使用される冷却装置がアルミニウムであれば、金属めっき９もアルミニウムであることが好ましい。なお、アルミニウムのめっきが困難であれば、アルミニウムに近い特性を有する金属素材でのめっきが施されてもよい。   Also for this reason, it is preferable that the metal plating 9 is the same as the metal material of the heating element or cooling device actually used. For example, if the cooling device used is copper, the metal plating 9 is also preferably copper. If the cooling device used is aluminum, the metal plating 9 is also preferably aluminum. If aluminum plating is difficult, plating with a metal material having characteristics close to aluminum may be performed.

本発明の実施の形態２における熱伝導率測定装置によれば、熱的接合材が実際に使用される状況を考慮した、最適な熱伝導率の測定ができる。   According to the thermal conductivity measuring device in the second embodiment of the present invention, the optimum thermal conductivity can be measured in consideration of the situation where the thermal bonding material is actually used.

（実施の形態３）
次に実施の形態３について説明する。 (Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described.

図１に示される熱伝導率測定装置１の要素は、筐体に格納される。   The elements of the thermal conductivity measuring device 1 shown in FIG. 1 are stored in a housing.

特に、図１で示される要素の内、温度測定部７以外の要素が筐体に格納される。   In particular, among the elements shown in FIG. 1, elements other than the temperature measuring unit 7 are stored in the casing.

筐体は、略真空状態にすることが可能である。筐体内部には、第１プレート２、第２プレート３、第１プレート２と第２プレート３に挟まれた熱的接合材４、加熱部１０、冷却部１１、熱電対５，６が格納され、測定時には筐体内部が略真空状態にされる。   The housing can be in a substantially vacuum state. The first plate 2, the second plate 3, the thermal bonding material 4 sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3, the heating unit 10, the cooling unit 11, and the thermocouples 5 and 6 are stored inside the housing. During the measurement, the inside of the housing is brought into a substantially vacuum state.

真空状態にされることで、第１プレート２および第２プレート３の表面温度と熱的接合材４の温度が略同一となる。このため、実際に測定しているのが第２プレート３の表面温度であっても、熱的接合材４の温度を測定していることと同義となる。   By being in a vacuum state, the surface temperature of the first plate 2 and the second plate 3 and the temperature of the thermal bonding material 4 become substantially the same. For this reason, even if the surface temperature of the second plate 3 is actually measured, it is synonymous with the measurement of the temperature of the thermal bonding material 4.

真空状態は、筐体に接続された真空ポンプで実現される。   The vacuum state is realized by a vacuum pump connected to the housing.

このような熱伝導率測定装置により、熱伝導率が測定される。また、筐体内部は略真空状態にされ、精度の高い熱伝導率の測定が実現できる。   With such a thermal conductivity measuring device, the thermal conductivity is measured. Further, the inside of the housing is brought into a substantially vacuum state, so that accurate measurement of thermal conductivity can be realized.

第１プレート２、第２プレート３、熱的接合材４、熱電対５、６、加熱部１０、冷却部１１が真空状態にされることで、加熱部１０から第１プレート２に与えられる熱流束にロスがなくなる。加熱部１０から第１プレート２に与えられる熱流束にロスが生じると、熱伝導率の算出誤差の原因となりうる。真空状態であれば、加熱部１０が直接接している第１プレート２に熱流束が伝導するので、与える予定である熱流束の値（これが熱伝導率を算出する数１に代入される）と、実際に第１プレート２に与えられた熱流束の値との乖離が微小となり、数１により算出される熱伝導率の精度は高い。   The first plate 2, the second plate 3, the thermal bonding material 4, the thermocouples 5 and 6, the heating unit 10, and the cooling unit 11 are brought into a vacuum state so that the heat flow applied from the heating unit 10 to the first plate 2 There is no loss in the bundle. If a loss occurs in the heat flux applied from the heating unit 10 to the first plate 2, it may cause a calculation error of thermal conductivity. In a vacuum state, the heat flux is conducted to the first plate 2 that is in direct contact with the heating unit 10, so the value of the heat flux that is to be given (this is substituted into the number 1 for calculating the heat conductivity) and The deviation from the value of the heat flux actually applied to the first plate 2 is very small, and the accuracy of the thermal conductivity calculated by Equation 1 is high.

加えて、実施の形態１〜３では、第１プレート２もしくは第２プレート３での温度差を、第１プレート２と第２プレート３で挟まれた熱的接合材４の温度差とみなしている。真空状態であれば、第１プレート２、熱的接合材４、第２プレート３の順序で伝導する熱において、空気中へ放熱される（ロスされる）熱が微小となるので、プレートと熱的接合材４との温度変化の乖離は非常に小さい。言い換えると、プレートでの温度変化と熱的接合材４での温度変化は、非常に高い相関性を有している。   In addition, in the first to third embodiments, the temperature difference between the first plate 2 or the second plate 3 is regarded as the temperature difference of the thermal bonding material 4 sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3. Yes. In the vacuum state, the heat conducted in the order of the first plate 2, the thermal bonding material 4, and the second plate 3 radiates (loss) heat into the air becomes minute. The deviation of the temperature change from the general bonding material 4 is very small. In other words, the temperature change in the plate and the temperature change in the thermal bonding material 4 have a very high correlation.

このため、第１プレート２および第２プレート３の少なくとも一方の表面における第１位置と第２位置の温度差を測定することが、熱的接合材４の面方向の温度差を測定することに置き換えられる。   For this reason, measuring the temperature difference between the first position and the second position on at least one surface of the first plate 2 and the second plate 3 is measuring the temperature difference in the surface direction of the thermal bonding material 4. Replaced.

（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。 (Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment will be described.

実施の形態４では、実際に発明者が行った実験について説明する。   In the fourth embodiment, an experiment actually performed by the inventor will be described.

（実験１）
実験１は、加熱部１０から所定ワット数の熱量を与えることで、所定の熱流束を与えたものとみなした実験である。図５は、実験１のシステムを示す模式図である。 (Experiment 1)
Experiment 1 is an experiment in which a predetermined heat flux is given by applying a predetermined amount of heat from the heating unit 10. FIG. 5 is a schematic diagram showing the system of Experiment 1. As shown in FIG.

第１プレート２と第２プレート３の間に測定対象の熱的接合材４をはさみ、加熱部１０から１．０Ｗ（熱流束ｑに換算すると９．０９ｘ１０^−５Ｗ／ｍ^２）の熱量を、第１プレート２に加熱する。第２プレート３には冷却部１１が備えられており、冷却部１１の冷却効果により、挟まれている熱的接合材４の平面方向に熱が伝導する。なお、実験１では、第１プレート２と第２プレート３の熱的接合材４に対向する面に、銅めっきが施されている。このような熱伝導率測定装置を用いて、第２プレート３の表面の異なる２箇所に熱電対を設置して、その温度差を測定した。 The thermal bonding material 4 to be measured is sandwiched between the first plate 2 and the second plate 3, and a heat amount of 1.0 W (9.09 × 10 ⁻⁵ W / m ² in terms of heat flux q) is applied from the heating unit 10. The first plate 2 is heated. The second plate 3 includes a cooling unit 11, and heat is conducted in the planar direction of the sandwiched thermal bonding material 4 due to the cooling effect of the cooling unit 11. In Experiment 1, copper plating is applied to the surfaces of the first plate 2 and the second plate 3 facing the thermal bonding material 4. Using such a thermal conductivity measuring device, thermocouples were installed at two different locations on the surface of the second plate 3, and the temperature difference was measured.

なお、ここでは熱的接合材の熱伝導率が既知のものを用いて測定し、本発明の熱伝導率測定装置により、熱伝導率が測定可能（あるいは測定容易）であるかを照明するための実験が行われている。   Here, in order to illuminate whether the thermal conductivity is measurable (or easy to measure) with a thermal conductivity measuring device of the present invention, which is measured using a thermal bonding material having a known thermal conductivity. Experiments are being conducted.

図６は、図５の実験条件に基づく実験結果である。図５に示される実験条件において、熱的接合材４の熱伝導率が「１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）」の場合と、「２Ｗ／（ｍ・Ｋ）」の場合とが測定された。図６に示されるとおり、第２プレート３表面における異なる２箇所において、熱伝導率が「２Ｗ／（ｍ・Ｋ）」程度の熱的接合材であっても、熱伝導率が「１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）」という非常に高性能な熱的接合材であっても、十分な大きさの温度差が測定されている。すなわち、従来技術と異なり、熱伝導率の高い熱的接合材であっても、温度差ΔＴを大きく測定することができる。   FIG. 6 shows the experimental results based on the experimental conditions of FIG. Under the experimental conditions shown in FIG. 5, the thermal conductivity of the thermal bonding material 4 was measured as “120 W / (m · K)” and “2 W / (m · K)”. As shown in FIG. 6, even at a thermal bonding material having a thermal conductivity of about “2 W / (m · K)” at two different locations on the surface of the second plate 3, the thermal conductivity is “120 W / ( Even with a very high-performance thermal bonding material of “m · K)”, a sufficiently large temperature difference is measured. That is, unlike the prior art, the temperature difference ΔT can be measured greatly even with a thermal bonding material having a high thermal conductivity.

このため（数１）に示される式に代入するΔＴの値は、計算精度を確保するに十分な大きさであるので、熱的接合材の熱伝導率を高い精度で測定できることが証明された。   For this reason, since the value of ΔT to be substituted into the equation shown in (Equation 1) is large enough to ensure calculation accuracy, it was proved that the thermal conductivity of the thermal bonding material can be measured with high accuracy. .

図７に、熱伝導率の異なる複数種類の熱的接合材４について温度差ΔＴを測定した結果をフィッティングしたグラフを示す。図７は、本発明の実験１における実験結果を示すグラフである。図７のグラフに示されるとおり、熱伝導率の違いに係らずほぼ比例直線状になる。図７では、熱伝導率が既知の熱的接合材４に対して温度差ΔＴを計測した結果をフィッティングしているが、このような比例直線状となることから、温度差ΔＴが測定されれば、（数１）や図７のグラフへの代入が行われれば、熱伝導率が算出できることになる。   FIG. 7 shows a graph obtained by fitting the results of measuring the temperature difference ΔT for a plurality of types of thermal bonding materials 4 having different thermal conductivities. FIG. 7 is a graph showing experimental results in Experiment 1 of the present invention. As shown in the graph of FIG. 7, it becomes a substantially linear straight line regardless of the difference in thermal conductivity. In FIG. 7, the result of measuring the temperature difference ΔT with respect to the thermal bonding material 4 whose thermal conductivity is known is fitted. However, since such a proportional linear shape is obtained, the temperature difference ΔT is measured. For example, if substitution into (Equation 1) and the graph of FIG. 7 is performed, the thermal conductivity can be calculated.

以上のように実験１から明らかな通り、本発明の熱伝導率測定装置（熱伝導率測定方法）によって、十分な値を有する温度差ΔＴを基に、熱的接合材の熱伝導率が測定できることが分かる。   As is clear from Experiment 1 as described above, the thermal conductivity of the thermal bonding material is measured based on the temperature difference ΔT having a sufficient value by the thermal conductivity measuring device (thermal conductivity measuring method) of the present invention. I understand that I can do it.

（実験２）
次に、実験２について説明する。 (Experiment 2)
Next, Experiment 2 will be described.

実験１は、加熱部１０より与えた熱流束ｑが既知の場合であるが、熱流束ｑが算出できない場合もある。このような場合には、（１）既知の熱伝導率を有する熱的接合材について温度差ΔＴと熱的接合材の体積平均化した熱伝導率との関係から校正式を算出する、（２）熱伝導率が未知の熱的接合材について温度差を測定し、（１）で算出された校正式に代入して熱伝導率を算出する、との測定が考えられる。実験２は、このような校正式を用いて熱伝導率の正確な算出が可能であるかを示す。   Experiment 1 is a case where the heat flux q given from the heating unit 10 is known, but the heat flux q may not be calculated. In such a case, (1) for a thermal bonding material having a known thermal conductivity, a calibration equation is calculated from the relationship between the temperature difference ΔT and the thermal conductivity obtained by volume averaged thermal bonding material, (2 It is conceivable to measure the temperature difference of a thermal bonding material whose thermal conductivity is unknown and calculate the thermal conductivity by substituting it into the calibration equation calculated in (1). Experiment 2 shows whether an accurate calculation of thermal conductivity is possible using such a calibration equation.

（手順１）
まず、熱伝導率が、２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、７．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、９Ｗ／（ｍ・Ｋ）の３種類の熱的接合材のそれぞれについて、実施の形態１で説明された熱伝導率測定装置１を用いて第２プレート３における温度差ΔＴを測定した。 (Procedure 1)
First, each of the three types of thermal bonding materials having thermal conductivity of 2 W / (m · K), 7.5 W / (m · K), and 9 W / (m · K) will be described in the first embodiment. The temperature difference ΔT in the second plate 3 was measured using the thermal conductivity measuring device 1 thus prepared.

この測定より、熱的接合材の熱伝導率が大きくなるにつれて、温度差が小さくなる傾向が確認された。図８は、熱伝導率と温度差との関係を示す表す説明図であり、この傾向が示されている。   From this measurement, it was confirmed that the temperature difference tends to decrease as the thermal conductivity of the thermal bonding material increases. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the thermal conductivity and the temperature difference, and this tendency is shown.

（手順２）
このような傾向を用いて、（数２）に示される校正式が導出された。 (Procedure 2)
Using such a tendency, the calibration formula shown in (Expression 2) was derived.

数２は、縦軸に体積平均化した熱伝導率を、横軸に温度差をとったグラフに基づいて算出された。縦軸に体積平均化した熱伝導率を、横軸に温度差をとったグラフでは、ほぼ比例直線状となり、相関係数が値「０．９９２」というほぼ値「１」に近い値を示した。この結果、数２は、温度差のみから（すなわち、熱流束ｑが分からない場合であっても）熱伝導率ｋを算出できる。   Equation 2 was calculated based on a graph in which the vertical axis represents the volume averaged thermal conductivity and the horizontal axis represents the temperature difference. In the graph in which the vertical axis represents the volume-averaged thermal conductivity and the horizontal axis represents the temperature difference, the graph is almost proportional linear, and the correlation coefficient is a value close to “1”, which is a value “0.992”. It was. As a result, Equation 2 can calculate the thermal conductivity k only from the temperature difference (that is, even when the heat flux q is not known).

（手順３）
次に熱伝導率が既知である熱的接合材を用いて温度差を測定する。このとき、加熱された熱流速ｑは不明である。温度差を数２に代入することで、熱伝導率が測定できる。 (Procedure 3)
Next, the temperature difference is measured using a thermal bonding material having a known thermal conductivity. At this time, the heated heat flow rate q is unknown. By substituting the temperature difference into Equation 2, the thermal conductivity can be measured.

このように、熱流束ｑが不明な場合には、校正式である数２を用いることで、正確な熱伝導率が測定できることがわかる。この場合であっても、温度差が大きな値として測定できるので、熱伝導率の測定結果の精度が高くなる。   Thus, when the heat flux q is unknown, it can be seen that the accurate thermal conductivity can be measured by using the calibration formula (2). Even in this case, since the temperature difference can be measured as a large value, the accuracy of the measurement result of the thermal conductivity is increased.

（実施の形態５）
次に実施の形態５について説明する。 (Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment will be described.

実施の形態５では、熱伝導率が測定された熱的接合材の用途について説明する。   In the fifth embodiment, the use of a thermal bonding material whose thermal conductivity is measured will be described.

図９は、本発明の実施の形態５における電子部品に実装された冷却装置の側面図である。   FIG. 9 is a side view of a cooling device mounted on an electronic component according to Embodiment 5 of the present invention.

図９では、電気的発熱を有する電子部品５０（発熱体である）に、熱的接合材５２（実施の形態１〜４のいずれかの手段で熱伝導率が測定されている）を介してヒートシンク５１が設置されている。ヒートシンク５１の受熱面５５は、熱的接合材５２を介して電子部品５０の表面と接している。   In FIG. 9, an electronic component 50 (which is a heating element) having electric heat generation is connected to a thermal bonding material 52 (the thermal conductivity is measured by any one of the first to fourth embodiments). A heat sink 51 is installed. The heat receiving surface 55 of the heat sink 51 is in contact with the surface of the electronic component 50 through the thermal bonding material 52.

ここで、図９に示されるとおり、発熱体である電子部品５０の表面は、ヒートシンク５１の受熱面５５に直接的には接していない。金属表面同士では、熱伝導（電子部品５０からヒートシンク５１への熱伝導）の効率が悪い。金属表面の凸凹や、金属から金属への熱伝導の困難性などによる。このため、熱的接合材５２を介して電子部品５０の表面とヒートシンク５１の受熱面が接する。熱的接合材５２は、金属表面同士の凸凹の間にも入り込む上、金属とは異種物質であるので、電子部品５０からの熱を効率よく、ヒートシンク５１に伝導する。   Here, as shown in FIG. 9, the surface of the electronic component 50, which is a heating element, does not directly contact the heat receiving surface 55 of the heat sink 51. Between metal surfaces, the efficiency of heat conduction (heat conduction from the electronic component 50 to the heat sink 51) is poor. This is due to unevenness of the metal surface or difficulty in heat conduction from metal to metal. For this reason, the surface of the electronic component 50 and the heat receiving surface of the heat sink 51 are in contact with each other through the thermal bonding material 52. The thermal bonding material 52 enters between the irregularities of the metal surfaces and is a different material from the metal, so that the heat from the electronic component 50 is efficiently conducted to the heat sink 51.

電子部品５０の熱は、まず熱的接合材５２に伝導する。熱的接合材５２は、電子部品５０からの熱を厚み方向および面方向に伝導させてヒートシンク５１に伝導する。ヒートシンク５１は、受熱面５５から受けた熱を、基体５３からフィン５４に伝導させて、大気中に放熱する。   The heat of the electronic component 50 is first conducted to the thermal bonding material 52. The thermal bonding material 52 conducts heat from the electronic component 50 to the heat sink 51 by conducting it in the thickness direction and the surface direction. The heat sink 51 conducts heat received from the heat receiving surface 55 from the base 53 to the fins 54 and radiates it to the atmosphere.

発熱体である電子部品５０の発する熱は、このように熱的接合材５２を介して、ヒートシンク５１から放熱される。   The heat generated by the electronic component 50 that is a heating element is radiated from the heat sink 51 through the thermal bonding material 52 as described above.

以上のように、熱的接合材５２が使用されることで、電子部品５０からの熱が効率よくヒートシンク５１に伝導される。このとき、熱的接合材５２の熱伝導率に従って、電子部品５０からの熱がヒートシンク５１に伝わる。熱伝導率が高ければ、電子部品５０の熱は高速にヒートシンク５１に伝わる。このため、電子部品５０の発熱量や最大温度に対して、ヒートシンク５１の形状、大きさ、性能を選択する際には、熱的接合材５２の熱伝導率が重要なパラメータとなる。例えば、熱的接合材５２の熱伝導率が高い場合と低い場合とでは、ヒートシンク５１に要求される面積や大きさが変わりうるからである。   As described above, the heat from the electronic component 50 is efficiently conducted to the heat sink 51 by using the thermal bonding material 52. At this time, heat from the electronic component 50 is transferred to the heat sink 51 in accordance with the thermal conductivity of the thermal bonding material 52. If the thermal conductivity is high, the heat of the electronic component 50 is transferred to the heat sink 51 at high speed. For this reason, when selecting the shape, size, and performance of the heat sink 51 with respect to the heat generation amount and the maximum temperature of the electronic component 50, the thermal conductivity of the thermal bonding material 52 is an important parameter. For example, the area and size required for the heat sink 51 can vary depending on whether the thermal conductivity of the thermal bonding material 52 is high or low.

この点からも、実施の形態１〜４で説明したように、熱的接合材５２の熱伝導率が高い精度で測定されることが重要である。   Also from this point, as described in the first to fourth embodiments, it is important that the thermal conductivity of the thermal bonding material 52 is measured with high accuracy.

なお、図９では、電子部品５０にヒートシンク５１が設置された場合を示しているが、電子部品５０とヒートシンク５１の間に、封入冷媒で冷却するヒートパイプが介在していても良い。この場合には、電子部品５０とヒートパイプとの間に熱的接合材が塗布されると共に、ヒートパイプとヒートシンク５１との間に熱的接合材が塗布される。   Although FIG. 9 shows a case where the heat sink 51 is installed in the electronic component 50, a heat pipe that is cooled with a sealed refrigerant may be interposed between the electronic component 50 and the heat sink 51. In this case, a thermal bonding material is applied between the electronic component 50 and the heat pipe, and a thermal bonding material is applied between the heat pipe and the heat sink 51.

このように、熱的接合材は、熱を効率よく伝導させたい境界において、様々に使用される。   As described above, the thermal bonding material is used in various ways at the boundary where it is desired to conduct heat efficiently.

勿論、熱的接合材は、ヒートシンク、ヒートパイプ、電子部品などの様々な組み合わせにおける接合部分に幅広く使用される。このとき、使用される熱的接合材の正確な熱伝導率が、熱伝導率測定装置１で測定されていることで、ユーザにとって簡便である。   Of course, the thermal bonding material is widely used for bonding portions in various combinations such as a heat sink, a heat pipe, and an electronic component. At this time, the accurate thermal conductivity of the thermal bonding material used is measured by the thermal conductivity measuring device 1, which is convenient for the user.

以上説明した熱的接合材は、電子部品、半導体集積回路、パワーデバイスなどを冷却するヒートシンクやヒートパイプの設置時に好適に使用できる。   The thermal bonding material described above can be suitably used when installing a heat sink or heat pipe for cooling electronic components, semiconductor integrated circuits, power devices and the like.

なお、本発明の熱伝導率測定装置は、少なくとも５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好適には１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する熱的接合材を測定対象とする場合に、他の測定装置に比較した高い効果を発揮しやすい。これは従来の技術における測定装置が、垂直方向の温度差に基づくので高い熱伝導率を有する熱的接合材の測定に不向きであった。これに対して、本発明の熱伝導率測定装置は、面方向の温度差に基づいて熱伝導率を測定するので、高い熱伝導率を有する熱的接合材の測定に好適に適応する（熱伝導率が高い場合には、垂直方向の温度差が小さくなるので）。このため、本発明の熱伝導率測定装置は、熱伝導率の小さな熱的接合材から熱伝導率の大きな熱的接合材までの広い範囲での、熱伝導率の測定が可能であるが、熱伝導率の高い熱的接合材の測定で、従来技術に比べて高い優位性を発揮できる。   In addition, the thermal conductivity measuring apparatus of the present invention is used when measuring a thermal bonding material having a thermal conductivity of at least 50 W / (m · K), preferably 100 W / (m · K) or more. It is easy to exert high effects compared to other measuring devices. This is not suitable for measuring a thermal bonding material having a high thermal conductivity because the measuring device in the prior art is based on a temperature difference in the vertical direction. On the other hand, since the thermal conductivity measuring device of the present invention measures thermal conductivity based on the temperature difference in the surface direction, it is suitable for measuring a thermal bonding material having high thermal conductivity (thermal (If the conductivity is high, the vertical temperature difference will be small). For this reason, the thermal conductivity measuring device of the present invention is capable of measuring thermal conductivity in a wide range from a thermal bonding material having a small thermal conductivity to a thermal bonding material having a large thermal conductivity. The measurement of the thermal bonding material with high thermal conductivity can exhibit a superior advantage over the prior art.

勿論、測定できる熱伝導率の範囲を限定するものではない。   Of course, the range of the thermal conductivity that can be measured is not limited.

（ａ） 本発明の実施の形態１における熱伝導率測定装置の側面図 （ｂ） 図１（ａ）を上から見た上面図(A) Side view of thermal conductivity measuring device according to Embodiment 1 of the present invention (b) Top view of FIG. 1 (a) viewed from above 本発明の実施の形態１における熱伝導率測定装置の側面図Side view of thermal conductivity measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における測定ユニットの構成を示す説明図Explanatory drawing which shows the structure of the measurement unit in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における熱伝導率測定方法を説明するフローチャートFlowchart for explaining the thermal conductivity measurement method in Embodiment 1 of the present invention 実験１のシステムを示す模式図Schematic diagram showing the system of Experiment 1 図５の実験条件に基づく実験結果Experimental results based on the experimental conditions of FIG. 本発明の実験１における実験結果を示すグラフThe graph which shows the experimental result in Experiment 1 of this invention 熱伝導率と温度差との関係を示す表す説明図Explanatory drawing showing the relationship between thermal conductivity and temperature difference 本発明の実施の形態５における電子部品に実装された冷却装置の側面図Side view of a cooling device mounted on an electronic component in Embodiment 5 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１ 熱伝導率測定装置
２ 第１プレート
３ 第２プレート
４ 熱的接合材
５、６ 熱電対
７ 温度測定部
８ 把持板
９ 金属めっき
１０ 加熱部
１１ 冷却部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal conductivity measuring apparatus 2 1st plate 3 2nd plate 4 Thermal joining material 5, 6 Thermocouple 7 Temperature measuring part 8 Holding plate 9 Metal plating 10 Heating part 11 Cooling part

Claims (14)

塗布面に熱的接合材が塗布された第１プレートと、
前記塗布面と対向して前記第１プレートと共に前記熱的接合材を挟む第２プレートと、
前記第１プレートの所定部位に設置された加熱部と、
前記第２プレートの所定部位であって、前記加熱部の対向部位と異なる所定部位に設置された冷却部と、
前記第１プレートおよび前記第２プレートの少なくとも一方の表面における第１位置および第２位置の温度を測定する温度測定部を備え、
前記温度測定部は、前記第１位置と前記第２位置の温度差を測定する熱的接合材の熱伝導率測定装置。 A first plate having a thermal bonding material applied to the application surface;
A second plate that faces the application surface and sandwiches the thermal bonding material together with the first plate;
A heating unit installed at a predetermined portion of the first plate;
A cooling part installed in a predetermined part of the second plate, which is different from the opposing part of the heating part;
A temperature measuring unit that measures the temperature of the first position and the second position on at least one surface of the first plate and the second plate;
The temperature measurement unit is a thermal conductivity measurement device for a thermal bonding material that measures a temperature difference between the first position and the second position. 前記第１位置および前記第２位置のそれぞれは、前記第１プレートおよび前記第２プレートの少なくとも一方の表面における面方向において異なる位置にあり、
前記第１位置と前記第２位置の温度差は、前記熱的接合材の面方向の温度差を表す請求項１記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 Each of the first position and the second position is at a different position in the surface direction on the surface of at least one of the first plate and the second plate,
The thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to claim 1, wherein the temperature difference between the first position and the second position represents a temperature difference in a surface direction of the thermal bonding material. 前記第１プレートおよび前記第２プレートのそれぞれは、長手方向と短手方向を有し、
前記第１位置および前記第２位置のそれぞれは、前記第１プレートおよび前記第２プレートの中心線から、長手方向左右にそれぞれ１０ｍｍ幅の領域内に位置する請求項１から２のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 Each of the first plate and the second plate has a longitudinal direction and a short direction,
Each of the said 1st position and the said 2nd position is located in the area | region of 10 mm width in the longitudinal direction right and left from the centerline of the said 1st plate and the said 2nd plate, respectively. Thermal conductivity measuring device for thermal bonding materials. 前記温度測定部は、複数の温度検出デバイスを有し、
前記複数の温度検出デバイスの内、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートの中心線の左右のそれぞれに少なくとも一つ以上の前記温度検出デバイスが接続されている請求項１から３のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The temperature measurement unit has a plurality of temperature detection devices,
4. The temperature detection device according to claim 1, wherein at least one temperature detection device is connected to each of left and right sides of a center line of the first plate and the second plate among the plurality of temperature detection devices. The thermal conductivity measuring apparatus of the thermal bonding material as described. 前記複数の温度検出デバイスは、前記第２プレートの表面に設置されている請求項４記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to claim 4, wherein the plurality of temperature detection devices are installed on a surface of the second plate. 前記第１プレートおよび前記第２プレートは、前記熱的接合材を挟む面に金属めっきが施され、
前記金属めっきの金属素材は、前記熱的接合材が使用される冷却装置の金属素材と同じである請求項１から５のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The first plate and the second plate are subjected to metal plating on the surface sandwiching the thermal bonding material,
The thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to any one of claims 1 to 5, wherein a metal material of the metal plating is the same as a metal material of a cooling device in which the thermal bonding material is used. 前記第１プレートおよび前記第２プレートに挟まれると共に前記熱的接合材の両端のそれぞれに、把持板を更に備える請求項１から６のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to any one of claims 1 to 6, further comprising a gripping plate at each of both ends of the thermal bonding material while being sandwiched between the first plate and the second plate. 前記温度差の値を、所定の算出式に代入することで、熱的接合材の熱伝導率を算出する算出部を更に備える、請求項１から８のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The heat of the thermal bonding material according to claim 1, further comprising a calculation unit that calculates the thermal conductivity of the thermal bonding material by substituting the value of the temperature difference into a predetermined calculation formula. Conductivity measuring device. 前記所定の算出式は、
ｋ ＝ ｑｘ（δ／ΔＴ） （ｋ：熱伝導率、ｑ：熱流束、δ：熱的接合材の厚み、ΔＴ：温度差）
である請求項８記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The predetermined calculation formula is:
k = qx (δ / ΔT) (k: thermal conductivity, q: heat flux, δ: thickness of thermal bonding material, ΔT: temperature difference)
The thermal conductivity measuring device for a thermal bonding material according to claim 8. 請求項１から９のいずれか記載の要素を格納する筐体を更に有し、前記筐体内部は、略真空状態にできる請求項１から９のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定装置。 The thermal conductivity of the thermal bonding material according to any one of claims 1 to 9, further comprising a housing for storing the element according to any one of claims 1 to 9, wherein the inside of the housing can be in a substantially vacuum state. measuring device. 塗布面に熱的接合材が塗布された第１プレートと、
前記塗布面と対向して前記第１プレートと共に前記熱的接合材を挟む第２プレートを有する測定ユニットを設置し、
前記第１プレートの所定部位を加熱し、
前記第２プレートの所定部位であって、加熱される所定部位の対向位置と異なる所定部位を冷却し、
前記第１プレートおよび前記第２プレートの少なくとも一方における面方向の温度差を測定する熱的接合材の熱伝導率測定方法。 A first plate having a thermal bonding material applied to the application surface;
A measuring unit having a second plate facing the application surface and sandwiching the thermal bonding material together with the first plate;
Heating a predetermined portion of the first plate;
Cooling a predetermined portion of the second plate that is different from a position opposed to the predetermined portion to be heated;
A method for measuring a thermal conductivity of a thermal bonding material, wherein a temperature difference in a surface direction in at least one of the first plate and the second plate is measured. 前記第１プレートおよび前記第２プレートの少なくとも一方における第１位置での第１温度と前記第１位置と異なる第２位置での第２温度を測定し、
前記第１温度と前記第２温度の差分を前記温度差として測定し、
前記第１位置および前記第２位置は、前記第１プレートおよび前記第２プレートの面方向において異なる位置に存在する請求項１１記載の熱的接合材の熱伝導率測定方法。 Measuring a first temperature at a first position in at least one of the first plate and the second plate and a second temperature at a second position different from the first position;
Measuring the difference between the first temperature and the second temperature as the temperature difference;
The thermal conductivity measurement method for a thermal bonding material according to claim 11, wherein the first position and the second position exist at different positions in the surface direction of the first plate and the second plate. 前記第１プレートおよび前記第２プレートのそれぞれは、短手方向と長手方向を有し、
前記第１位置は、前記第１プレートもしくは前記第２プレートの中心線から長手方向右側の１０ｍｍ幅の領域内に存在し、
前記第２位置は、前記第１プレートもしくは前記第２プレートの中心線から長手方向左側の１０ｍｍ幅の領域内に存在する請求項１２記載の熱的接合材の熱伝導率測定方法。 Each of the first plate and the second plate has a lateral direction and a longitudinal direction,
The first position exists in a 10 mm wide region on the right side in the longitudinal direction from the center line of the first plate or the second plate,
The method of measuring thermal conductivity of a thermal bonding material according to claim 12, wherein the second position exists in a 10 mm wide region on the left side in the longitudinal direction from the center line of the first plate or the second plate. 前記温度差を、所定の算出式に代入することで、熱的接合材の熱伝導率を算出する、請求項１１から１３のいずれか記載の熱的接合材の熱伝導率測定方法。 The thermal conductivity measurement method for a thermal bonding material according to any one of claims 11 to 13, wherein the thermal conductivity of the thermal bonding material is calculated by substituting the temperature difference into a predetermined calculation formula.