專(zhuān)利名稱：樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)定樹(shù)脂材料的熱阻抗的方法。
背景技術(shù)：
在部件界面上使用潤(rùn)滑脂或樹(shù)脂的工業(yè)制品，例如，將半導(dǎo)體裝置和放熱板通過(guò)熱傳導(dǎo)性的潤(rùn)滑脂接合的情況、或?qū)?shù)脂在部件之間鑄膜或涂敷之后烘焙的情況、在部件之間夾著凝膠狀的樹(shù)脂使用的情況、或者將半導(dǎo)體元件和放熱板用具有導(dǎo)電性的粘結(jié)劑接合的情況等在廣泛范圍的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)被使用。
在熱通過(guò)這樣的樹(shù)脂的情況下的某產(chǎn)品領(lǐng)域中，當(dāng)熱通過(guò)樹(shù)脂時(shí)產(chǎn)生的溫度差用通過(guò)的熱量相除、即熱阻抗在設(shè)計(jì)產(chǎn)品方面是非常重要的。
這種樹(shù)脂的熱阻抗作為要素包含通過(guò)樹(shù)脂本身的熱傳導(dǎo)而起因的熱阻抗、和從兩側(cè)夾著樹(shù)脂的部件與上述樹(shù)脂之間的界面中的界面熱阻抗。
在這種樹(shù)脂中的熱阻抗的要素中，通過(guò)樹(shù)脂本身的熱傳導(dǎo)而起因的熱阻抗如果熱流是一維的，可以通過(guò)下列算式求得。但是，將由熱傳導(dǎo)起因得熱阻抗設(shè)為Rcond，熱通過(guò)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，熱通過(guò)的截面積為A，樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率為λ。
Rcond＝L/(λ×A)(1)即，樹(shù)脂的由于熱傳導(dǎo)起因的熱阻抗Rcond在熱為一維地流動(dòng)的情況下，與樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率λ的倒數(shù)成比例。
作為個(gè)別地求出樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率λ的技術(shù)，例如，最簡(jiǎn)單的方法，如圖2所示，制作成截面積A一定的長(zhǎng)度L足夠長(zhǎng)的試驗(yàn)片，流過(guò)一定的熱量Q，在一定的間隔來(lái)測(cè)定沿試驗(yàn)片的熱流動(dòng)的方向的溫度分布的方法，這是一般被稱作定常法的方法。這種方法本身是非?；A(chǔ)的熱的問(wèn)題，為一種公知的方法。
熱傳導(dǎo)率λ、截面積A分別是一定的物質(zhì)，將此設(shè)定為一定的熱量Q一維地通過(guò)，將測(cè)定溫度位置的間隔設(shè)定為ΔL、被測(cè)定的溫度的差設(shè)為ΔT。則下述算式成立。
Q＝λ×A×ΔT/ΔL (2)通過(guò)算式(2)，能夠用下述算式算出熱傳導(dǎo)率λ。
λ＝Q×ΔL/(A×ΔT)(3)即，若知道通過(guò)的熱量Q、熱通過(guò)的截面積A、測(cè)定溫度的位置的間隔ΔL，通過(guò)測(cè)定溫度差ΔT就能夠在實(shí)驗(yàn)上求出熱傳導(dǎo)率λ。
界面中的熱阻抗Rint也可以使用上述定常法測(cè)定。
如圖3所示，準(zhǔn)備已知熱傳導(dǎo)率的2種的部件，施加一定的載荷而流過(guò)熱。從當(dāng)時(shí)的各部件內(nèi)的溫度的變化，求得在界面附近的溫度差ΔT，將此用通過(guò)的熱量Q相除所得的值是界面的熱阻抗Rint。另外，關(guān)于圖2、圖3將測(cè)定溫度的位置每一個(gè)部件設(shè)定2個(gè)部位，但為了使測(cè)定的準(zhǔn)確度提高，還有或?qū)y(cè)定點(diǎn)之間的距離ΔL加大、或增加溫度測(cè)定點(diǎn)的數(shù)量等的方法。
作為熱通過(guò)的距離L小、薄形材料中的熱通過(guò)的方向、即厚度方向的測(cè)定熱傳導(dǎo)率的方法，例如有交流加熱法或使用激光的方法。這都是測(cè)定薄形材料的熱擴(kuò)散率、使用通過(guò)另外的方法測(cè)定的熱容量和密度求得熱傳導(dǎo)率的方法。
作為使用交流加熱法的熱擴(kuò)散率的測(cè)定方法，例如在日本特開(kāi)平10-221279號(hào)公報(bào)中所舉出的方法。另外，作為使用激光的方法，在日本特開(kāi)2001-83113號(hào)公報(bào)中所列舉的方法。
另一方面，作為在施加載荷的狀態(tài)下測(cè)定樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率的方法，例如在日本特開(kāi)平8-136483號(hào)公報(bào)、或特開(kāi)2001-21512號(hào)公報(bào)等被列舉。
上述定常法，具有若越加大ΔL測(cè)定的準(zhǔn)確度越上升的特征。因此，例如，在測(cè)定將接合發(fā)熱部件和熱擴(kuò)散部件時(shí)使用的潤(rùn)滑脂、或在半導(dǎo)體內(nèi)部使用的鑄膜樹(shù)脂等那樣的、相對(duì)于熱通過(guò)的截面積A熱通過(guò)的距離L非常的小，即薄形材料的熱傳導(dǎo)率的情況下，由于充分地確保ΔL是不可能的，對(duì)于使試驗(yàn)材料的厚度變化，即使將測(cè)定溫度的位置的間隔ΔL充分地加大對(duì)熱傳導(dǎo)率也沒(méi)有變化的情況，即，除了對(duì)于熱傳導(dǎo)率沒(méi)有厚度的依存性的情況之外，存在難于適用的問(wèn)題。樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率依存于固化的工序或厚度的情況很多，在實(shí)質(zhì)上，需要以厚度不變的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)定。
上述特開(kāi)平10-221279號(hào)公報(bào)和特開(kāi)2001-83113號(hào)公報(bào)等中所公開(kāi)的熱擴(kuò)散率的測(cè)定方法，雖然在能夠測(cè)定非常薄的材料的熱擴(kuò)散率的這一點(diǎn)上具有特點(diǎn)，是給予非定常的熱信號(hào)時(shí)的測(cè)定溫度應(yīng)答的方法，但需要另外測(cè)定比熱和密度。
在上述特開(kāi)平8-136483號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率測(cè)定裝置中，存在試驗(yàn)片的樹(shù)脂的形狀局限于裝置的問(wèn)題。即。由于在樹(shù)脂內(nèi)部插入作為熱源的探針的關(guān)系，將測(cè)定包含了探針與樹(shù)脂的界面的熱阻抗的信息，在此方法中，使用從樹(shù)脂的厚度方向的兩側(cè)用另外的部件夾著樹(shù)脂那樣的構(gòu)造的情況下，除了部件與樹(shù)脂的界面的熱阻抗通常是與探針和樹(shù)脂的界面的熱阻抗相等的情況之外，不能測(cè)定包含界面的熱阻抗的樹(shù)脂的熱阻抗。
在上述特開(kāi)2001-21512號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的方法中，也是難于測(cè)定包含夾著這種樹(shù)脂的部件之間的、和界面的熱阻抗。
一方面，在使用樹(shù)脂的產(chǎn)品中，存在著制造工序、夾著樹(shù)脂的部件的材質(zhì)或面的信息、實(shí)際中使用樹(shù)脂的環(huán)境等對(duì)樹(shù)脂的熱阻抗影響強(qiáng)烈的問(wèn)題。
例如，如果考慮以樹(shù)脂被2張的部件夾著的狀態(tài)烘焙凝固的情況，一般在烘焙工序從樹(shù)脂的基材產(chǎn)生各種氣體而凝固，產(chǎn)生怎樣的氣體依存于樹(shù)脂的基材材質(zhì)和烘焙工序。在此，為了測(cè)定熱傳導(dǎo)率，在周?chē)裁炊紱](méi)有的狀態(tài)下進(jìn)行樹(shù)脂的基材烘焙，從其中進(jìn)行切割等作成樣品的情況下，如圖4所示，從各方向散出氣體。
對(duì)此，在實(shí)際使用樹(shù)脂的產(chǎn)品中，如圖5所示，由于是以樹(shù)脂的基材被另外的部件夾著的形式進(jìn)行烘焙，所產(chǎn)生的氣體的散出方向局限于沒(méi)有夾著樹(shù)脂的部件的方向。因此，氣體的散出方向不同，烘焙后的樹(shù)脂的組成或內(nèi)部的構(gòu)造與上述樣品不同，即使正確地測(cè)定樣品的熱傳導(dǎo)率，很多的情況是與實(shí)際上使用的樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率不一致。
再有，根據(jù)使用樹(shù)脂的制品在使用時(shí)·非使用時(shí)的溫度，存在樹(shù)脂本身或以溶解的狀態(tài)被使用、或溶解后在凝固、溶解和凝固反復(fù)進(jìn)行的情況。象這樣，由于裝載在制品上以后的溶解或凝固的影響，擔(dān)心樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率或界面的熱阻抗隨時(shí)間變化。在上述的情況下，如果沒(méi)有預(yù)先了解熱阻抗隨時(shí)間的變化，即使只知道沒(méi)有考慮實(shí)際安裝條件下切出的樣品的樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率，很多的情況也是與實(shí)際上使用的樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)率不一致，也沒(méi)有反映出界面的熱阻抗的信息。
這樣，在通過(guò)樹(shù)脂散熱的構(gòu)造的制品的情況下，就不能正確地預(yù)測(cè)制品的溫度上升，但是，以往對(duì)于該樣品與實(shí)際的制品中由于制造工序樹(shù)脂的熱阻抗受到影響的問(wèn)題、所謂需要求出包括界面的熱阻抗的樹(shù)脂總體的熱阻抗的問(wèn)題沒(méi)有被重視，即使參照樹(shù)脂的物性值，或者即使是對(duì)于制造、銷(xiāo)售樹(shù)脂或頒布的企業(yè)等法人或組織、或者個(gè)人，一般也都是這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有被整理的情況。
因此，在實(shí)際使用樹(shù)脂的制品中，對(duì)于從多種樹(shù)脂的侯選中選擇最適合于該制品的樹(shù)脂，在樹(shù)脂的使用者一方作成制品或者接近其構(gòu)造的試作品，不得不實(shí)際測(cè)定使用上述樹(shù)脂的侯選的情況的制品的溫度上升，存在一直到選擇出樹(shù)脂試作成本大或期間變長(zhǎng)的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供可以測(cè)定與實(shí)際被組入狀態(tài)最接近狀態(tài)的樹(shù)脂的熱阻抗的、樹(shù)脂的熱阻抗的測(cè)定方法。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的通過(guò)用第一部件和第二部件夾著樹(shù)脂，將上述樹(shù)脂與第一部件之間的界面的熱阻抗、與上述樹(shù)脂與第二部件之間的界面的熱阻抗、及根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定來(lái)達(dá)成。
另外，上述目的可以通過(guò)如下達(dá)成用第一部件和第二部件夾著樹(shù)脂，從由上述第一部件、樹(shù)脂、第二部件構(gòu)成的層狀構(gòu)造的外部，通過(guò)第三、第四部件向接合界面施加載荷，熱量按照第三部件、第一部件、樹(shù)脂、第二部件、第四部件的順序或者第四部件、第二部件、樹(shù)脂、第一部件、第三部件的順序流動(dòng)，分別在上述第三部件與第一部件之間、第一部件與樹(shù)脂之間、樹(shù)脂與第二部件之間、第二部件與第四部件之間構(gòu)成界面，測(cè)定下述各熱阻抗的合計(jì)上述第三部件與上述第一部件之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述第一部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述第一部件與上述樹(shù)脂之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述樹(shù)脂與上述第二部件之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述第二部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述第二部件與上述第四部件之間的界面的熱阻抗；通過(guò)從上述匯總測(cè)定的合計(jì)中減去預(yù)先求出的，上述第三部件與上述第一部件之間的界面的熱阻抗、根據(jù)上述第一部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗、根據(jù)上述第二部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗、上述第二部件與上述第四部件之間的界面的熱阻抗的合計(jì)，將上述第一部件與上述樹(shù)脂之間的界面的熱阻抗、和根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗、及上述樹(shù)脂與上述第二部件之間的界面的熱阻抗的合計(jì)作為包含樹(shù)脂層的界面信息的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定。
還有，上述目的通過(guò)測(cè)定上述樹(shù)脂的熱阻抗的初期值及時(shí)間上的變動(dòng)來(lái)達(dá)成。
另外，上述目的通過(guò)將測(cè)定根據(jù)溫度或載荷的大小或者濕度等給樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素、以及上述因素的任意的組合變化的上述樹(shù)脂的熱阻抗的隨時(shí)間變化的結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)化，適用到裝載上述樹(shù)脂的熱的構(gòu)造的設(shè)計(jì)中來(lái)達(dá)成。
還有，上述目的通過(guò)對(duì)給上述樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素在規(guī)定的期間內(nèi)保持一定的情況的上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定來(lái)達(dá)成。
另外，上述目的通過(guò)對(duì)使給上述樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素在規(guī)定的期間內(nèi)以一定條件變動(dòng)的情況的上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定來(lái)達(dá)成。
還有，上述目的通過(guò)以一定的條件指定材質(zhì)、尺寸、表面的彎曲·粗糙度的加工方法及精度作成的部件夾著上述樹(shù)脂，將上述部件與上述樹(shù)脂之間的界面的熱阻抗和根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定并管理來(lái)達(dá)成。
另外，上述目的通過(guò)將上述樹(shù)脂的熱阻抗資料化進(jìn)行保管或者公開(kāi)來(lái)達(dá)成。
還有，上述目的通過(guò)對(duì)于將上述樹(shù)脂作為產(chǎn)品制造·銷(xiāo)售·頒布，將使用上述樹(shù)脂的熱阻抗的測(cè)定方法測(cè)定的熱阻抗作為產(chǎn)品信息的一部分使用來(lái)達(dá)成。
另外，上述目的通過(guò)將上述樹(shù)脂的熱阻抗的資料作為適用的樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)的一部分使用來(lái)達(dá)成。


圖1是表示本發(fā)明中的樹(shù)脂的熱阻抗的測(cè)定方法的圖。
圖2是表示根據(jù)以往的定常法的部件的熱傳導(dǎo)率的測(cè)定方法的圖。
圖3是表示根據(jù)以往的定常法的接觸熱阻抗的測(cè)定方法的圖。
圖4是說(shuō)明在樹(shù)脂的周?chē)裁炊紱](méi)有的情況的氣體散出方法的圖。
圖5是說(shuō)明在樹(shù)脂被多個(gè)部件夾著的情況的氣體散出方法的圖。
圖6是表示夾著本發(fā)明的樹(shù)脂的部件的熱阻抗的測(cè)定方法的圖。
圖7是表示管理載荷的情況的包含樹(shù)脂的界面的信息的熱阻抗測(cè)定裝置的構(gòu)成的圖。
圖8是表示管理厚度的情況的包含樹(shù)脂的界面的信息的熱阻抗測(cè)定裝置的構(gòu)成的圖。
圖9是表示管理厚度的情況的襯墊的構(gòu)成例的圖。
圖10是表示裝載輔助的溫度控制功能的情況的測(cè)定裝置構(gòu)成的圖。
圖11是表示樹(shù)脂的熱阻抗的厚度依存性的圖。
圖12是表示樹(shù)脂的熱阻抗的厚度依存性的圖。
圖13是表示樹(shù)脂的熱阻抗的厚度依存性的圖。
圖14是表示樹(shù)脂的熱阻抗的厚度依存性的圖。
圖15是表示樹(shù)脂的熱阻抗的載荷依存性的圖。
圖16是表示樹(shù)脂的熱阻抗的載荷依存性的圖。
圖17是表示樹(shù)脂的熱阻抗的載荷依存性的圖。
圖18是表示樹(shù)脂的熱阻抗的載荷依存性的圖。
圖19是表示樹(shù)脂的熱阻抗的隨時(shí)間變化的圖。
圖20是表示施加在樹(shù)脂上的周期的空氣溫度的變調(diào)的圖。
具體實(shí)施例方式
但是，作為測(cè)定具有樹(shù)脂材料等的部件的熱傳導(dǎo)率或界面的熱阻抗等的熱物性值的方法，可以使用上述定常法、或者激光閃光法等測(cè)定。
可是，對(duì)于使用這些方法評(píng)價(jià)熱物性值，如果制造·頒布·銷(xiāo)售樹(shù)脂的一方的從業(yè)者或者組織、法人，以將樹(shù)脂等的部件組裝在實(shí)際機(jī)件上的狀態(tài)評(píng)價(jià)其熱物性值，就沒(méi)有考慮很多情況是與以部件單體測(cè)定的場(chǎng)合的值不同的情況。
例如，在半導(dǎo)體組件等的實(shí)際機(jī)件中，將半導(dǎo)體元件實(shí)際安裝在放熱板上的情況下，一般進(jìn)行的是通過(guò)以松膠或合成橡膠等的樹(shù)脂鑄膜，將半導(dǎo)體元件、樹(shù)脂、放熱板按順序?qū)訝畹貥?gòu)成。
這樣，對(duì)于將樹(shù)脂用在制品內(nèi)部的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或電子儀器等中的制造廠商，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中不僅只考慮樹(shù)脂，還必須考慮與其連接的部件之間的界面的熱阻抗來(lái)設(shè)計(jì)，而關(guān)于上述的一例那樣的三層構(gòu)造(半導(dǎo)體元件、樹(shù)脂、放熱板)中的部件之間的界面熱阻抗，沒(méi)有由制造·頒布·銷(xiāo)售樹(shù)脂的從業(yè)者或者組織、法人等提供。
本發(fā)明的發(fā)明者們研討了包含界面的熱阻抗的、簡(jiǎn)單地測(cè)定各種與實(shí)際機(jī)件相近狀態(tài)的熱阻抗的方法的結(jié)果是找出了新的測(cè)定方法。
使用圖1、圖6說(shuō)明此研討結(jié)果的一個(gè)實(shí)施例。
圖1是表示用定常法樹(shù)脂與部件的界面的熱阻抗、和將起因于熱阻抗的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為樹(shù)脂全體的熱阻抗測(cè)定的情況的構(gòu)成的圖。圖6是表示測(cè)定夾著樹(shù)脂的部件的熱阻抗的情況的構(gòu)成的圖。
在圖1中，測(cè)定熱阻抗的樹(shù)脂1通過(guò)指定材料、厚度、表面加工方法等被制造的第一部件2和第二部件3，以從圖的上下方向被夾著的層狀的構(gòu)成的試驗(yàn)片設(shè)置在測(cè)定裝置內(nèi)。該層狀構(gòu)成的試驗(yàn)片如果需要，可以預(yù)先通過(guò)指定的烘焙工序等的制造工序成為或被固化、或不被固化的狀態(tài)。
另外，分別關(guān)于第一部件2和第二部件3，最好作成面的彎曲、粗糙度、加工方法等在表、里面大致相同，哪個(gè)面設(shè)置成構(gòu)成與樹(shù)脂的界面都能夠得到大致相同的結(jié)果的形狀。
將上述層狀構(gòu)成的試驗(yàn)片，從圖1的更上下的方向用第三部件4和第四部件5夾住，該第三部件4和第四部件5具有對(duì)試驗(yàn)片施加載荷的功能、使試驗(yàn)片的厚度保持一定的功能、和測(cè)定內(nèi)部的溫度分布的功能。在第三部件4和第四部件5的分別的至少2個(gè)部位、圖的X1、X2、X7、X8的位置上設(shè)置測(cè)定部件的溫度的溫度測(cè)定裝置。
作為此溫度測(cè)定裝置，雖然熱電對(duì)等的接觸式溫度傳感器很簡(jiǎn)便，只要是能夠測(cè)定任意位置中的第三部件4和第四部件5的溫度的裝置，任何裝置都可以。
關(guān)于第三部件4和第四部件5分別的溫度測(cè)定位置，3個(gè)部位以上也可以，連續(xù)地測(cè)定也可以。
還有，最好使第三部件4和第四部件5的材料、截面積、面加工方法看作是一致的程度。最好硬度、彎曲、面粗糙度等大致一致，即使不一致測(cè)定本身也是可能的。關(guān)于溫度測(cè)定位置和部件的長(zhǎng)度，雖然不一致也沒(méi)關(guān)系，材料不同也可以測(cè)定，熱傳導(dǎo)率λ預(yù)先測(cè)定作為已知的值這點(diǎn)非常重要。
雖然圖1未表示，第三部件4、第四部件5及層狀試驗(yàn)材料的周?chē)?，為了極力地降低從其表面的放熱、即由于與周邊空氣之間的熱交換的熱的泄漏，最好以隔熱性的部件覆蓋?；蛘?，也可以使層狀試驗(yàn)材料6中的平均的溫度與周邊空氣或裝置外壁等的構(gòu)造物的溫度大致相等地控制環(huán)境溫度。
圖1的X3～X4、X4～X5、X5～X6的范圍分別是夾著樹(shù)脂的第一部件2、樹(shù)脂1、夾著樹(shù)脂的第二部件3。在圖1中，從第三部件4、向第一部件2樹(shù)脂1、第二部件3、第四部件5的方向施加載荷F，并且熱量Q流動(dòng)。
此時(shí)，如果設(shè)位置X3中的第三部件4和第一部件2的界面為界面1，位置X4中的第一部件2和樹(shù)脂1的界面為界面2，位置X5中的樹(shù)脂1和第二部件3的界面為界面3，位置X6中的第二部件3和第四部件5的界面為界面4，界面1～4中的平均壓力Pav和截面積A的各材料中的熱流束q由下述給出。
Pav＝F/A [Pa] (4)q＝Q/A[W/m2](5)通過(guò)此測(cè)定，首先能夠求出通過(guò)的熱量Q[W]。如果分別設(shè)第三部件4和第四部件5的熱傳導(dǎo)率為λ4、λ5[w/(m·k)]，則Q＝λ4×A×|(T2-T1)/(X2-X1)|(6)Q＝λ5×A×|(T8-T7)/(X8-X7)|(7)若測(cè)定裝置的隔熱性不充分，由于從第三部件4到第四部件5熱流動(dòng)期間熱也向周邊泄漏，存在通過(guò)第三部件4和第四部件5的熱量Q的算出結(jié)果不一致的情況，最好使這個(gè)差在測(cè)定上的有效數(shù)字以下地確保系統(tǒng)的隔熱方法，例如，可以考慮將測(cè)定裝置設(shè)置在恒溫爐內(nèi)，使從第三部件4到第四部件5的大概平均的溫度、與周邊環(huán)境的溫度大致相等地控制空氣溫度，或用熱傳導(dǎo)率極低的材料覆蓋周?chē)鹊姆椒ā?br> 另一方面，可以從通過(guò)熱量Q和熱傳導(dǎo)率λ4、λ5求出界面1、界面4中第三部件4的溫度T3[K]和第四部件5的溫度T6[K]。即，T3＝(T2-T1)/(X2-X1)×(X3-X1)+T1(8)T6＝(T8-T7)/(X8-X7)×(X6-X7)+T7(9)從通過(guò)算式(6)或者(7)得到的熱量Q、界面1、4中第三部件4與第四部件5的溫度T3、T6的差ΔT＝T3-T6，能夠求出包含界面信息的熱阻抗Rtot[K/W]。
Rtot＝ΔT/Q(10)
在此Rtot中，包含界面1～界面4中界面的熱阻抗Rint1～Rint4、樹(shù)脂1、根據(jù)第一部件2和第二部件3的熱傳導(dǎo)的熱阻抗Rcond1、Rcond2、Rcond3。即，Rtot＝Rint1+Rcond2+Rint2+Rcond1+Rint3+Rcond3+Rint4(11)其中，若將要求出的樹(shù)脂的熱阻抗設(shè)為R，由于R＝Rint2+Rcond1+Rint3(12)預(yù)先需要求出Rint1、Rcond2、Rcond3、Rint4。關(guān)于此要素?zé)嶙杩沟那蟮梅椒?，使用圖6說(shuō)明。
圖6是表示測(cè)定夾著樹(shù)脂得第一部件2或第二部件3中得熱阻抗得情況得構(gòu)成的圖。在此，雖然表示包含第一部件2的構(gòu)成，關(guān)于第二部件3的測(cè)定的場(chǎng)合也能夠以同樣的方法測(cè)定。
第三部件4和第四部件5用熱傳導(dǎo)率、硬度相等的同一材料作成，而且，截面積也相等。還有，其表面的彎曲、粗糙度、面的加工方法等在同一條件下指定加工，在統(tǒng)計(jì)上的誤差范圍內(nèi)為相同的面。還有，關(guān)于第一部件2也與上述同樣地，其表面的彎曲、粗糙度、面的加工方法等在同一條件下指定加工，也是在統(tǒng)計(jì)上的誤差范圍內(nèi)為相同的面。
將第一部件2用第三部件4、第四部件5夾著，從兩側(cè)施加載荷F，使一定兩的熱Q流動(dòng)。由于可以說(shuō)從上述條件，第三部件4和第一部件2的界面、第四部件5和第一部件2的界面，實(shí)質(zhì)上分別與第三部件4和第一部件2的界面為同一界面，與圖1的手法同樣地算出從在溫度測(cè)定點(diǎn)Y1、Y2、Y5、Y6測(cè)定的溫度通過(guò)的熱量Q，只要求出在位置Y3、Y4的界面中第三部件4和第四部件5的溫度T3、T4，將該差ΔT＝T3-T4用通過(guò)的熱量Q相除所得的值為包含界面信息的部件2的熱阻抗R2。即，作為R2＝Rint1+Rcond2+Rint1(13)用與圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置同樣的裝置可以測(cè)定R2。
另外，由于Rcond2從第一部件2的熱傳導(dǎo)率和截面積一味地規(guī)定，本來(lái)應(yīng)該沒(méi)有測(cè)定的必要，但這也可以用下面的順序測(cè)定。從上述算式(2)可以知道，若熱傳導(dǎo)率、截面積、通過(guò)的熱量為一定，被測(cè)定的溫度差ΔT與熱通過(guò)的長(zhǎng)度ΔL成比例。因此，作為第一部件2，準(zhǔn)備熱通過(guò)方向的長(zhǎng)度、即厚度不同的多個(gè)部件，實(shí)施同樣的測(cè)定。
例如，考慮對(duì)將標(biāo)準(zhǔn)的厚度設(shè)為ΔL、其n倍的厚度nΔL部件的2種進(jìn)行測(cè)定的情況。若設(shè)定厚度ΔL的情況的熱阻抗為R2，厚度nΔL的情況的熱阻抗為R2_nL，則成為，R2 ＝Rint1+Rcond2+Rint1 (14)R2_nL＝Rint1+nRcond2+Rint1(15)對(duì)于只是上述厚度不同的多個(gè)第一部件2，通過(guò)測(cè)定R2就能夠測(cè)定起因于通過(guò)第一部件2的熱傳導(dǎo)的熱阻抗Rcond2、和界面的熱阻抗Rint1。
Rcond2＝(R2_nL-R2)/(n-1)(16)Rint1 ＝(R2-Rcond2)/2 (17)另外，n雖然是表示一般的自然數(shù)，在此只要是能夠高精度地測(cè)定，n為實(shí)數(shù)也可以。
通過(guò)將圖6的方法同樣地對(duì)于第二部件3、第四部件5實(shí)施，能夠測(cè)定起因于通過(guò)第二部件3的熱傳導(dǎo)的熱阻抗Rcond3、第二部件3和第四部件5的界面的熱阻抗Rint4。
另外，第三部件4和第四部件5，例如，在被看作是材質(zhì)或加工方法不同、表面的彎曲或粗糙度、面的加工方法等不同、實(shí)質(zhì)上具有不同表面的部件的情況下，分別準(zhǔn)備多個(gè)第三部件4和第四部件5，通過(guò)分別實(shí)施根據(jù)第三部件4、第一部件2、第三部件4的構(gòu)成的測(cè)定，和根據(jù)第四部件5第二部件3和第四部件5的構(gòu)成的測(cè)定，能夠測(cè)定Rint1、Rint4、Rcond2、Rcond3。
如上所述，通過(guò)測(cè)定憑借使用實(shí)質(zhì)上同一的測(cè)定裝置的圖1及圖6的所示的手法的多個(gè)界面的熱阻抗Rint1～Rint4，和由熱傳導(dǎo)起因的熱阻抗Rcond1～Rcond3，能夠測(cè)定要求的熱阻抗R。
下面，說(shuō)明本實(shí)施例中的測(cè)定試驗(yàn)材料的作成方法。在本實(shí)施例中，在將樹(shù)脂1、夾著樹(shù)脂1的第一部件2和第二部件3作成在按第一部件2、樹(shù)脂1、第二部件3的順序熱量流過(guò)的方向上層狀地重疊的構(gòu)造這方面具有特點(diǎn)。
這種情況下，第一部件2和第二部件3，例如相當(dāng)于被樹(shù)脂鑄膜的半導(dǎo)體組件的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和絕緣層或者放熱板、半導(dǎo)體元件或者裝載半導(dǎo)體元件的熱擴(kuò)散板和配線基板或放熱板等，只要是通過(guò)樹(shù)脂使熱量從某部件傳遞到其他的部件的構(gòu)造什么都可以。
在圖7中，由上述第一部件2、樹(shù)脂1、第二部件3構(gòu)成的層狀部件6，與使用樹(shù)脂1的使用者一方的實(shí)際的制造工序大致為同一工序，或者將以樹(shù)脂1作為制品使用的使用者一方的大致標(biāo)準(zhǔn)的工序通過(guò)原本供應(yīng)樹(shù)脂的供應(yīng)者一方所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的工序來(lái)作成。
這種情況下，關(guān)于規(guī)定上述標(biāo)準(zhǔn)的工序來(lái)作成的試驗(yàn)材料，使用圖1及圖6的方法測(cè)定包含界面的信息的樹(shù)脂1的熱阻抗、及將測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)化、以與樹(shù)脂1的使用者一方的制造工序大體一致的工序作成試驗(yàn)材料進(jìn)行樹(shù)脂1的熱阻抗的測(cè)定本身包含在本發(fā)明中。
還有，關(guān)于夾著樹(shù)脂1的第一部件2和第二部件3，以與樹(shù)脂1的使用者一方的制造工序大體一致的工序作成試驗(yàn)材料的情況下，作為第一部件2和第二部件3，在實(shí)際的制品上使用具有樹(shù)脂1和界面的材料也包含在本發(fā)明中，樹(shù)脂1的供應(yīng)者一方?jīng)Q定標(biāo)準(zhǔn)的工序，而且，作為標(biāo)準(zhǔn)的部件規(guī)定第一部件2、第二部件3的材料、厚度、表面加工方法等，測(cè)定包含樹(shù)脂1的界面的熱阻抗的情況也包含在本發(fā)明中。
再有，將上述包含界面的樹(shù)脂1的熱阻抗進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化，以有償無(wú)償頒布，或記載在樹(shù)脂1的銷(xiāo)售·頒布的技術(shù)資料上、及作為使用樹(shù)脂1的制品的資料來(lái)使用也包含在本發(fā)明中，這是不言而喻的。
在本實(shí)施例中，作為作成由第一部件2、樹(shù)脂1、第二部件3構(gòu)成的層狀試驗(yàn)材料6的情況的參數(shù)，除了第一部件2、第二部件3的材料或表面的彎曲、粗糙度、加工方法或退火等的表面處理之外，還包含熱阻抗測(cè)定時(shí)熱量通過(guò)的截面積、熱量通過(guò)方向的各部件的厚度。還有，在將樹(shù)脂1烘焙·固化的情況下，其溫度曲線和空氣的控制方法等、由于樹(shù)脂1的材料或使用方法而不同，向制品上裝載時(shí)的形狀·工序等的條件都包含在參數(shù)中。
另外，雖然一般對(duì)于包含樹(shù)脂的界面的熱阻抗具有隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，但關(guān)于這種隨時(shí)間的變化，制造·銷(xiāo)售·頒布樹(shù)脂的供應(yīng)者一方以被標(biāo)準(zhǔn)化的形式而擁有數(shù)據(jù)的情況以往是沒(méi)有的。對(duì)包含樹(shù)脂的界面的熱阻抗隨時(shí)間變化進(jìn)行測(cè)定而作成熱阻抗資料的情況也包含在本發(fā)明中。作為當(dāng)時(shí)的控制參數(shù)，例如包含載荷、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等。另外，樹(shù)脂沒(méi)有被固化的情況等，再有，樹(shù)脂的厚度也包含在參數(shù)中。
將上述那樣的控制參數(shù)分別保持在規(guī)定的值或一定的時(shí)間、或者設(shè)定某概況隨時(shí)間變化測(cè)定包含樹(shù)脂的界面的熱阻抗的隨時(shí)間變化、以及、將其方法、測(cè)定的結(jié)果作為樹(shù)脂的物性信息進(jìn)行管理的情況都包含于本發(fā)明中。
不管怎樣，包含部件·樹(shù)脂·部件的界面的熱阻抗，而且，經(jīng)過(guò)固化或烘焙工序等變成樹(shù)脂后的，或者包含沒(méi)有變成的情況，通過(guò)圖1及圖6所示的方法其他的方法對(duì)樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定、以及，樹(shù)脂的使用者在裝載于自己的制品前，樹(shù)脂的供應(yīng)者一方或者從供應(yīng)者一方或使用者一方以某種形式接受委托的第三者，或者不屬于前述的第三者，預(yù)先測(cè)定該界面的熱阻抗的本身有著本實(shí)施例的特征。
使用圖7說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例。
圖7是表示保持一定載荷、或者規(guī)定時(shí)間上的載荷曲線并使其變化的情況，即，對(duì)載荷進(jìn)行管理測(cè)定包含界面的熱阻抗的情況的裝置的構(gòu)成的圖。
在圖7中，象這樣對(duì)載荷進(jìn)行管理來(lái)測(cè)定包含界面的熱阻抗的情況，樹(shù)脂的熱量通過(guò)的方向或者與載荷平行的方向的長(zhǎng)度、即樹(shù)脂的厚度變化在對(duì)于載荷的變化或時(shí)間的經(jīng)過(guò)小的場(chǎng)合特別有效，當(dāng)然即使是不符合前述樹(shù)脂也是有效的方法。
本實(shí)施例中的樹(shù)脂的熱阻抗的測(cè)定裝置以樹(shù)脂1及由夾著樹(shù)脂的第一部件2和第二部件3構(gòu)成的層狀試驗(yàn)材料6、對(duì)層狀試驗(yàn)材料6施加載荷及熱量的第三部件4、第四部件5為基本構(gòu)成。
在圖7中表示熱量從圖的上側(cè)向下側(cè)流動(dòng)的構(gòu)成，但熱量的流動(dòng)方向只要是按第三部件4、第一部件2、樹(shù)脂1、第二部件3、第四部件5的順序、或者按照其相反的順序一維地使熱量流動(dòng)的構(gòu)造，不管是鉛直向下或者鉛直地向上、或者是這之外的方向，能夠得到同樣的效果。
其中，圖7表示熱量鉛直向下從圖的上方向下方流動(dòng)的情況。這種情況下，在第三部件4的附近配置加熱器等的熱源7施加熱的信號(hào)，在第四部件5的附近配置水冷組件等的冷卻裝置8，使其能夠?qū)訝钤囼?yàn)材料6的溫度控制在任意的值。在第三部件4和第四部件5的周?chē)?，通過(guò)用隔熱材料9覆蓋，防止由于與空氣等的周?chē)h(huán)境之間的對(duì)流熱傳遞或輻射，從第三部件4經(jīng)過(guò)層狀試驗(yàn)材料6向第四部件5流動(dòng)的熱量的一部分向裝置外部泄漏。
另外，在能夠使周?chē)h(huán)境溫度保持在與層狀試驗(yàn)材料6有代表性的溫度大致相等的空氣控制可能的情況下，即使根據(jù)前述隔熱材料9的隔熱效果不充分，也可以將熱的泄漏抑制在最小。
層狀試驗(yàn)材料6與第三部件4、第四部件5之間的界面壓力的平均值等于施加的載荷用截面積相除的值。因此，用測(cè)力計(jì)等的載荷測(cè)量裝置10測(cè)定施加的載荷的大小，以該結(jié)果為基礎(chǔ)控制機(jī)臺(tái)11的高度，能夠保持載荷的大小一定，或者保持在遵從載荷的時(shí)間上的曲線的設(shè)定值。
在本實(shí)施例中，圖7表示單一試驗(yàn)材料的測(cè)定系統(tǒng)，在同一裝置內(nèi)設(shè)置測(cè)定多個(gè)試驗(yàn)材料的單元也可以。還有，雖然表示在控制載荷的機(jī)臺(tái)11與載荷測(cè)量裝置10之間配置層狀試驗(yàn)材料6那樣的位置關(guān)系，但即使不是將層狀試驗(yàn)材料6配置在控制載荷的機(jī)臺(tái)11與載荷測(cè)量裝置10之間的構(gòu)造也可以。
使用圖8、圖9說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例。
圖8是表示將層狀試驗(yàn)材料6中熱量通過(guò)的方向、或者與載荷平行的方向的長(zhǎng)度，既厚度在一定條件下進(jìn)行管理，測(cè)定包含界面的熱阻抗的情況的裝置的構(gòu)成的圖。
象這樣對(duì)厚度進(jìn)行管理來(lái)測(cè)定包含界面的樹(shù)脂的熱阻抗，由于樹(shù)脂為柔軟的構(gòu)造體或潤(rùn)滑脂或凝膠狀，或者其他的理由，如果長(zhǎng)期地施加載荷樹(shù)脂或產(chǎn)生變形，或從第一部件2、第二部件3之間流出、擠出的情況下，即樹(shù)脂的厚度變化在對(duì)于載荷的變化或時(shí)間的經(jīng)過(guò)大的場(chǎng)合是有效的，當(dāng)然即使是不符合前述樹(shù)脂的情況也是有效的方法。
在圖8中，在層狀試驗(yàn)材料6以及夾著該材料的第三部件4、第四部件5之外，還設(shè)置用于規(guī)定厚度的第五部件12和第六部件13以及襯墊14。在圖中，第三部件4和第五部件12的長(zhǎng)度、以及第四部件5和第六部件13的長(zhǎng)度在任何試驗(yàn)時(shí)，最好其長(zhǎng)度相等。
例如，圖8中是表示將同一熱源7、同一冷卻裝置8由第三部件4、層狀試驗(yàn)材料6、第四部件5的組，和第五部件12、襯墊14、第六部件13的組共有的情況，分別獨(dú)立地?fù)碛袩嵩?和冷卻裝置8，而且，將第三部件4和第五部件12、第四部件5和第六部件13作成同一的材料、同一的尺寸、同一的加工品，使通過(guò)的熱量和溫度分布相等地進(jìn)行控制等也是有效的，通過(guò)這樣的處置，第三部件4和第五部件12的下面、以及第四部件5和第六部件13的上面分別在同一面內(nèi)。圖的上下方向與原來(lái)的鉛直上下方向一致的情況下，可以說(shuō)分別的組位于各自的同一水平面內(nèi)。襯墊14的厚度使用與作為層狀試驗(yàn)材料6的厚度希望保持一定的厚度相等的厚度。
特別是考慮到在高溫條件下，使空氣的溫度保持一定、或周期地變化的場(chǎng)合，通過(guò)極力地使各部件的線膨脹系數(shù)及通過(guò)熱量、溫度分布在包含層狀試驗(yàn)材料6側(cè)和包含襯墊14側(cè)相等，能夠?qū)穸冗M(jìn)行一定的管理。
另外，最好襯墊14為極力線膨脹系數(shù)小的材料。如果使用這樣的材料，由于根據(jù)層狀試驗(yàn)材料6中各部件2、3和樹(shù)脂1的熱傳導(dǎo)的熱阻抗、和包含樹(shù)脂1和部件2以及樹(shù)脂1和部件3之間的界面的熱阻抗的層狀試驗(yàn)材料6全體的熱阻抗、層狀試驗(yàn)材料6和部件4、5之間的界面的熱阻抗的合計(jì)、根據(jù)襯墊14中熱傳導(dǎo)的熱阻抗與襯墊14和部件12、13之間的界面的熱阻抗的合計(jì)一定會(huì)產(chǎn)生不一致的情況，對(duì)于溫度分布會(huì)有產(chǎn)生差異的情況，在這樣的情況下，通過(guò)使襯墊14的截面積變化，能夠使上述2種的熱量流過(guò)經(jīng)由路線種的熱阻抗分別相等地調(diào)準(zhǔn)襯墊14的形狀。
在本實(shí)施例中，由于通過(guò)襯墊14能夠?qū)訝钤囼?yàn)材料6的厚度保持一定，可以防止由于樹(shù)脂1或是柔軟的構(gòu)造，或是潤(rùn)滑脂或凝膠狀的材料，如果施加載荷由裝載在制品時(shí)的形狀產(chǎn)生大的變形，或樹(shù)脂1從第一部件2和第三部件4之間流出、擠出，可以保持一定的厚度，測(cè)定包含界面信息的樹(shù)脂1的熱阻抗。
在圖8中，表示在測(cè)定裝置的2個(gè)部位使用第五部件12和第六部件13配置襯墊14的構(gòu)成，只要是能夠使夾者樹(shù)脂1的層狀試驗(yàn)材料6的厚度保持一定，只設(shè)置1個(gè)部位也沒(méi)問(wèn)題。還有，在能夠同時(shí)測(cè)定多個(gè)層狀試驗(yàn)材料6的熱阻抗，成為所謂的多組式構(gòu)成的情況下，在沒(méi)有設(shè)置層狀試驗(yàn)材料6的試驗(yàn)單元中的第一部件2與第二部件3之間夾置者襯墊14也可以。
圖9是表示本實(shí)施例中樹(shù)脂1由于是潤(rùn)滑脂或凝膠狀部件的理由，從第一部件2與第二部件3之間長(zhǎng)期地流出的情況的、包含襯墊14的層狀試驗(yàn)材料6的構(gòu)成的圖。
在圖9中，在第一部件2和第二部件3的相對(duì)的面的外周附近形成槽，在其中嵌入內(nèi)部成為空洞的框狀的襯墊14的構(gòu)造。在作成層狀試驗(yàn)材料6時(shí)，在鉛直方向下側(cè)的第一部件2或者第二部件3的槽中，嵌入襯墊14，在形成的容器狀的空間中放入樹(shù)脂1，將剩余的另一方的部件從上面嵌入作成層狀試驗(yàn)材料6。這種情況下，最好襯墊14的熱傳導(dǎo)率為極其小的值，即襯墊14是可以作為隔熱材料使用的材料。還有，當(dāng)然最好是線膨脹系數(shù)極小的材料。
另外，如果在樹(shù)脂1和第一部件2及第二部件3之間殘存有空間，樹(shù)脂1與各部件2、3之間的界面的構(gòu)造與制品裝載時(shí)的樹(shù)脂1與各部件2、3之間的界面的構(gòu)造不同的情況下，例如，在襯墊14中，如圖9那樣地設(shè)置用于使空氣或過(guò)多的樹(shù)脂1滲漏的排出口15，在作成層狀試驗(yàn)材料6的最后的工序，通過(guò)將排出口15用與襯墊14同樣的材料、或者除此之外的熱傳導(dǎo)率低的充填材料填充，能夠防止空洞的發(fā)生、厚度的變動(dòng)以及樹(shù)脂1的流出。
在圖9中所示的本實(shí)施例中，通過(guò)預(yù)先測(cè)定沒(méi)有樹(shù)脂1的場(chǎng)合的、只有第一部件2、襯墊14、第二部件3的情況的熱阻抗，可以反向地算出成為與襯墊14并列的熱流的、作為第一部件2與樹(shù)脂1的界面的熱阻抗Rint2、根據(jù)樹(shù)脂1的熱傳導(dǎo)的熱阻抗Rcond2、樹(shù)脂1與第二部件3的界面的熱阻抗Rint3的熱阻抗合計(jì)的樹(shù)脂1的熱阻抗。
使用圖10說(shuō)明本發(fā)明的其他實(shí)施例。在本實(shí)施例中，其特征是除了用于對(duì)層狀試驗(yàn)材料6施加熱量的熱源7和冷卻裝置8以外，在測(cè)定各自的包含層狀試驗(yàn)材料6的界面的熱阻抗的裝置中的第三部件4和第四部件5的周邊，配置用于控制分別的溫度的輔助的熱源16和輔助的冷卻裝置17。上述輔助的熱源16例如可以使用片狀加熱器或熱電阻等，輔助的冷卻裝置可以使用制冷劑循環(huán)的配管等。這些都是用于控制第三部件4和第四部件5的溫度。
測(cè)定包含樹(shù)脂1的界面的信息的熱阻抗的情況下，例如在恒溫爐中設(shè)置測(cè)定裝置的整體，使空氣的溫度周期地變化，有著需要測(cè)定熱阻抗隨時(shí)間變化的情況。在這種情況下，除了空氣溫度的變調(diào)周期足夠長(zhǎng)的情況，由于包含層狀試驗(yàn)材料6的測(cè)定系統(tǒng)全體的熱容量的影響，存在測(cè)定系統(tǒng)的溫度變動(dòng)不追隨空氣溫度的控制的問(wèn)題。
其結(jié)果是在空氣溫度變調(diào)時(shí)各自的構(gòu)成部件起著熱的電容器的作用，會(huì)發(fā)生通過(guò)第三部件4、層狀試驗(yàn)材料6、第四部件5的熱量各自不同的情況。在這種條件下，通過(guò)圖1及圖6所示的方法，不能測(cè)定層狀試驗(yàn)材料6及包含樹(shù)脂1的界面信息的熱阻抗。
在本實(shí)施例中，通過(guò)配合空氣溫度的變調(diào)控制輔助的熱源16和輔助的冷卻裝置17，能夠使用于測(cè)定通常的通過(guò)第三部件4、層狀試驗(yàn)材料6、第四部件5的熱阻抗的熱的通過(guò)量保持一定，可以測(cè)定使空氣溫度周期地變化的場(chǎng)合的包含樹(shù)脂1的界面的熱阻抗隨時(shí)間的變化。
另外，在圖10中，沒(méi)有表示象恒溫爐那樣的空氣環(huán)境控制裝置，當(dāng)然即使沒(méi)有那樣的空氣環(huán)境控制裝置也是有效的溫度管理方法。
在圖11～圖15中表示本發(fā)明的其他的實(shí)施例中的包含樹(shù)脂的界面的熱阻抗數(shù)據(jù)的公開(kāi)方法。
圖11是表示關(guān)于樹(shù)脂的熱阻抗的厚度依存性進(jìn)行整理的情況的圖。
在圖11中，若使樹(shù)脂的厚度變化，由于在烘焙工序或固化時(shí)得到得樹(shù)脂得組成也變化，相對(duì)于樹(shù)脂的厚度，由樹(shù)脂內(nèi)部的熱傳導(dǎo)起因的熱阻抗并不是線形地變化，在此表示概念上的整理方法。例如，關(guān)于應(yīng)該以樹(shù)脂內(nèi)的填料量、充填材料的種類(lèi)等為基準(zhǔn)比較的樹(shù)脂，將夾著樹(shù)脂的部件的材料及表面加工方法等共同化，分別作成樹(shù)脂厚度不同的試驗(yàn)材料，整理了厚度依存性后能夠得到圖11那樣的圖。
圖12是關(guān)于同一樹(shù)脂，烘焙工序或固化工序等的，由不同的溫度側(cè)面(工序)作成的情況的表示厚度依存性的情況的表示方法的示例。圖18是關(guān)于同一樹(shù)脂，使測(cè)定時(shí)的空氣，例如溫度、濕度等變化的情況的表示厚度依存性的情況的表示方法的示例。圖14是表示施加在樹(shù)脂上的載荷不同的情況的表示厚度依存性的圖。
如圖11～圖14概念地所示的那樣，在包含樹(shù)脂的界面信息的熱阻抗的表示·管理方法中，有以樹(shù)脂的厚度為基準(zhǔn)管理的方法。
另外，即使不是這樣連續(xù)的圖表，是離散的數(shù)據(jù)、或者是將其歸納在表中的形式，測(cè)定包含界面的信息的熱阻抗，將其作為樹(shù)脂的熱阻抗的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理本身也包含在本發(fā)明中，這是不言而喻的。
圖15～圖18是表示對(duì)于施加在樹(shù)脂上的載荷，包含樹(shù)脂的界面信息的熱阻抗的表示方法的圖，圖15是表示對(duì)于不同樹(shù)脂的熱阻抗的載荷依存性的圖，圖16是表示不同的制造工序的情況的熱阻抗的載荷依存性的圖，圖17是表示空氣不同的情況的熱阻抗的載荷依存性的圖，圖18是表示厚度不同的情況的熱阻抗的載荷依存性的圖。象這樣，在包含樹(shù)脂的界面信息的熱阻抗的表示·管理方法中，有以施加在樹(shù)脂上的載荷為基準(zhǔn)管理的方法。
在圖11～圖14所示的圖中表示熱阻抗對(duì)于厚度非線形地單調(diào)增加樣式的圖，在圖15～圖18所示的圖中表示熱阻抗對(duì)于載荷非線形地單調(diào)增加樣式的圖，這些僅僅表示概念，作為評(píng)價(jià)熱阻抗的結(jié)果，不是單調(diào)地變化也沒(méi)關(guān)系。另外，作為整理厚度依存性或載荷依存性的參數(shù)，除了樹(shù)脂的種類(lèi)、工序、空氣、厚度或載荷之外，還有夾著樹(shù)脂的部件的材質(zhì)、加工及完成方法等。再有，改變上述參數(shù)的情況的，例如將空氣溫度等的空氣依存性進(jìn)行圖示·數(shù)據(jù)化也包含在本發(fā)明中。
圖19是表示包含本發(fā)明中的界面信息的數(shù)值的熱阻抗隨時(shí)間變化的圖。圖的橫軸是經(jīng)過(guò)的時(shí)間，例如有1000小時(shí)、10000小時(shí)那樣的實(shí)施長(zhǎng)期的老化試驗(yàn)的情況，和實(shí)施更短時(shí)間的過(guò)渡性的變化試驗(yàn)的情況。
在圖19中表示整理對(duì)于不同的樹(shù)脂的包含界面信息的熱阻抗隨時(shí)間的變化，全都能夠用同樣的圖表示對(duì)于空氣(溫度、濕度等)或載荷、厚度及其他的控制參數(shù)隨時(shí)間的變化進(jìn)行整理。
另外，關(guān)于控制參數(shù)，不僅只包含保持一定值，也包含進(jìn)行時(shí)間上的變調(diào)的情況。
例如圖20所示，關(guān)于包含使空氣溫度周期性變化的情況的界面的信息的樹(shù)脂的熱阻抗、這之外的各控制參數(shù)，如圖19所示，能夠在橫軸上對(duì)從控制空氣的溫度開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行整理。
在本發(fā)明中，表示了包含樹(shù)脂的界面的熱阻抗的熱阻抗的測(cè)定方法，置換成與此等價(jià)的熱傳導(dǎo)率或熱傳遞率進(jìn)行整理的情況也包含在本發(fā)明中。
例如，若將算式(1)中的Rcond置換成算式(12)的R，將熱傳導(dǎo)率λ置換包含樹(shù)脂的界面信息的實(shí)效的熱傳導(dǎo)率λeff，則成為λeff＝L/(R+A)＝L/[(Rint2+Rcond1+Rint3)×A](18)在此，L和A分別是樹(shù)脂的熱量通過(guò)的方向的長(zhǎng)度、即樹(shù)脂的厚度和與熱量通過(guò)方向正交的截面的截面積。
還有，如果設(shè)夾著樹(shù)脂1的第一部件2與第二部件3之間的實(shí)效的熱傳遞率為heff，實(shí)驗(yàn)上求出的熱阻抗為R，則成為heff＝1/(R+A)＝1/[(Rint2+Rcond1+Rint3)×A](19)將這些實(shí)效的熱傳導(dǎo)率λeff或?qū)嵭У臒醾鬟f率heff作為樹(shù)脂的物性值進(jìn)行整理，以作為界面的熱阻抗和根據(jù)熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)測(cè)定的熱阻抗為基準(zhǔn)換算成實(shí)效的熱傳導(dǎo)率或?qū)嵭У臒醾鬟f率，作為數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的情況，都包含在本發(fā)明中。
另外，在本發(fā)明中只對(duì)于樹(shù)脂進(jìn)行了記載，對(duì)于界面的熱阻抗的信息所必要的部件所有的實(shí)效的熱阻抗的測(cè)定，本發(fā)明可以適用，而對(duì)于焊錫、銀漿材料等的導(dǎo)電性粘接劑、合成橡膠、潤(rùn)滑脂及其他的固體與固體接合的所有的材料，能夠通過(guò)同樣的手法作為實(shí)效的熱傳導(dǎo)率、或?qū)⑵鋼Q算成實(shí)效的熱傳導(dǎo)率或?qū)嵭У臒醾鬟f率進(jìn)行整理。
還有，不僅僅是熱阻抗或熱傳導(dǎo)率、熱傳遞率，測(cè)定包含固體與固體接合的部件的界面的影響的物性值進(jìn)行樣本化、數(shù)據(jù)化以商業(yè)活動(dòng)為目的進(jìn)行利用的情況全都包含在本發(fā)明中。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，作為測(cè)定熱阻抗的方法，表示了使用所謂的定常法的情況，只要是以本發(fā)明為目的、能夠測(cè)定包含界面信息的熱阻抗的方法，使用任何方法都可以。
根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)⒆鳛閵A著樹(shù)脂的部件與樹(shù)脂的界面的熱阻抗、和根據(jù)樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)的熱阻抗作為樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定，將包含實(shí)際的制品使用時(shí)的環(huán)境中的樹(shù)脂的界面信息的熱阻抗，在裝載于制品之前的階段數(shù)據(jù)庫(kù)化，能夠使制品設(shè)計(jì)時(shí)的試作期間縮短和成本的降低成為可能。
另外，根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于包含樹(shù)脂的界面信息的熱阻抗的測(cè)定方法，由于能夠規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法，對(duì)于樹(shù)脂的供應(yīng)者、使用者的雙方，使以被共通化或標(biāo)準(zhǔn)化的形式管理樹(shù)脂的物性成為可能。
權(quán)利要求
1.一種樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法，其特征在于，用第一部件和第二部件夾著樹(shù)脂，將上述樹(shù)脂與第一部件之間的界面的熱阻抗、與上述樹(shù)脂與第二部件之間的界面的熱阻抗、及根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定。
2.一種樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置，其特征在于，用第一部件和第二部件夾著樹(shù)脂，測(cè)定上述樹(shù)脂與第一部件之間的界面的熱阻抗、和下述各熱阻抗的合計(jì)從由上述第一部件、樹(shù)脂、第二部件構(gòu)成的層狀構(gòu)造的外部，通過(guò)第三、第四部件施加載荷，熱量按照第三部件、第一部件、樹(shù)脂、第二部件、第四部件的順序或者第四部件、第二部件、樹(shù)脂、第一部件、第三部件的順序流動(dòng)，施加載荷的上述第三部件與上述第一部件之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述第一部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述第一部件與上述樹(shù)脂之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述樹(shù)脂與上述第二部件之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述第二部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述第二部件與增加載荷的上述第四部件之間的界面的熱阻抗；通過(guò)從上述匯總測(cè)定的合計(jì)中減去預(yù)先求出的施加載荷的上述第三部件與上述第一部件之間的界面的熱阻抗；根據(jù)上述第一部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；根據(jù)上述第二部件的熱傳導(dǎo)的熱阻抗；上述第二部件與施加載荷的上述第四部件之間的界面的熱阻抗的合計(jì)；將上述樹(shù)脂與上述第一部件之間的界面的熱阻抗、和根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗、及上述樹(shù)脂與上述第二部件之間的界面的熱阻抗的合計(jì)作為包含樹(shù)脂層的界面信息的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定。
3.如權(quán)利要求2所述的樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置，其特征在于，測(cè)定上述樹(shù)脂所具有的熱阻抗的初期值及時(shí)間上的變動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置，其特征在于，將測(cè)定根據(jù)溫度或載荷的大小或者濕度等給樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素、以及上述因素的任意的組合變化的上述樹(shù)脂的熱阻抗的隨時(shí)間變化的結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)化，適用到裝載上述樹(shù)脂的熱的構(gòu)造的設(shè)計(jì)中。
5.如權(quán)利要求4所述的樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置，其特征在于，對(duì)給上述樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素在規(guī)定的期間內(nèi)保持一定的情況的上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定。
6.如權(quán)利要求4所述的樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法及使用該方法的測(cè)定裝置，其特征在于，對(duì)使給上述樹(shù)脂的熱阻抗帶來(lái)影響的因素在規(guī)定的期間內(nèi)以一定條件變動(dòng)的情況的上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定。
7.如權(quán)利要求2所述的樹(shù)脂的熱阻抗測(cè)定方法，其特征在于，通過(guò)以一定的條件指定材質(zhì)、尺寸、表面的彎曲·粗糙度的加工方法及精度作成的部件夾著上述樹(shù)脂，將上述部件與上述樹(shù)脂之間的界面的熱阻抗和根據(jù)上述樹(shù)脂的熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為上述樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行測(cè)定并管理。
8.與權(quán)利要求2至6或7所述的樹(shù)脂的熱阻抗相關(guān)的資料的作成方法及保管方法或其公開(kāi)方法，其特征在于，將上述樹(shù)脂的熱阻抗資料化進(jìn)行保管或者公開(kāi)。
9.權(quán)利要求2至6或7所述的樹(shù)脂的制造·銷(xiāo)售·頒布方法或者根據(jù)上述方法制造·銷(xiāo)售·頒布的樹(shù)脂，其特征在于，對(duì)于將上述樹(shù)脂作為產(chǎn)品制造·銷(xiāo)售·頒布，將使用上述樹(shù)脂的熱阻抗的測(cè)定方法測(cè)定的熱阻抗作為產(chǎn)品信息的一部分使用。
10.適用權(quán)利要求8所述的樹(shù)脂的試作品·產(chǎn)品的制造方法以及根據(jù)這些被試作·產(chǎn)品化的試作品或者產(chǎn)品，其特征在于，將上述樹(shù)脂的熱阻抗的資料作為適用的樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)的一部分使用。
全文摘要
本發(fā)明的課題是在裝載于制品的條件下測(cè)定樹(shù)脂的熱阻抗。測(cè)定包含界面的熱阻抗，將界面熱阻抗和根據(jù)熱傳導(dǎo)的熱阻抗的合計(jì)作為樹(shù)脂的熱阻抗進(jìn)行整理。夾著樹(shù)脂的部件的熱阻抗，通過(guò)使用同樣的裝置另外進(jìn)行測(cè)定，能夠?qū)嶙杩挂胤蛛x。
文檔編號(hào)G01N25/18GK1410765SQ02144298
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者大曾根靖夫, 中里典生, 久保貴, 淺貝正樹(shù), 菊地廣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所