散熱片熱傳性質及黏性之研究

The study of thermal and adhesive properties of a thermal pad

葉祐坤(Yu-Kun Yeh)

指導教授 ： 周文祥

國立臺北科技大學/機電學院/製造科技研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6841/NTUT.2011.00700

摘要

熱量常在電子元件、照明裝置、變壓器和其它設備運作時伴隨著產生，而不必要的熱能將導致產品壽命和運作效能降低，為保障電子元件運作的可靠性，所以需要良好的熱介面材料。市面上所見的散熱片大都不具黏性與彈塑性，硬度皆高於Shore 00級，壓縮效果不佳，且熱傳導係數較低 (低於1 W/m•K)。因此本研究針對電子業使用的散熱片(Thermal Pad)開發需求，探討基體與導熱粉體種類、不同粗細混合配比對散熱片的熱傳性質、導電性與機械性質之影響，隨後測試應用於10W LED發光二極體的溫度散熱效果。
實驗採用導熱填充材料包括碳化矽 (SiC)、氮化鋁 (AlN)與氧化鋅 (ZnO)並以矽橡膠與環氧樹脂為基體材料。導熱粉體經特定偶合劑改質之後再與基體材料混鍊後，可成功製備出粉體填充量達50 vol.%的散熱片，且散熱片仍可擁有絕緣性(介電常數小於10)，此外散熱片具高柔軟性質，因其硬度低於40 (Shore 00級)以下。本研究製備的散熱片擁有高導熱、電絕緣與柔韌等性質，符合電子元件與散熱裝置上的應用需求。

關鍵字

散熱片 ； 熱傳導性質 ； 介電常數 ； LED

並列摘要

Heat in electronic components, lighting fixtures, transformers and other equipment associated with the operation of generation, and unnecessary energy will lead to operation of the product life and performance degradation, to protect the reliability of the operation of electronic components, need for good thermal interface material .The electronics industry used for thermal pad, and the thermal conductivity of ceramic powder, different thickness of the mixing ratio on the thermal pad's properties, dielectric constant and mechanical properties of thermal pad, the thermal pad application result in 10 W LED heat transfer .
Experiments using particle filling materials including silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN) and zinc oxide (ZnO) and the silicon rubber and epoxy resin as the matrix material. Thermal conductivity of powder modified by the specific coupling agent and the matrix material after mixing, can be successfully prepared by powder filling capacity of 50 vol.% of the thermal pad. Thermal pad can have insulation (dielectric constant less than 10). Besides high thermal conductivity of soft nature of the thermal pad, because of its hardness is lower than 40 (Shore 00 level) below. The preparation of the thermal pad with high thermal conductivity, electrical insulation and flexibility and other properties, electrical and electronic components and cooling applications on the device.

並列關鍵字

thermal pad ； thermal conductivity ； dielectric constant ； LED

參考文獻

[33] 王先毅，「低介電複合材料之研究與應用」，工業材料雜誌，第189期，2002。

[34] 黃國長，高亮度LED之熱模擬分析探討，碩士論文，國立清華大學工程與系統科學系研究所，新竹，2008。

[38] 傅裕修，熱介面材料（T.I.M.）之K值測定與靈敏度分析，碩士論文，國立清華大學工程與系統科學系研究所，新竹，2005。

[3] 葉俊廷，高導熱矽膠複合材料之開發研究，碩士論文，國立臺北科技大學材料及資源工程系所，台北，2006。

[5] L.C. Sim, “Thermal characterization of Al2O3 and ZnO reinforced silicone rubber as thermal pads for heat dissipation purposes,” Thermochimica Acta, vol.430, 2005, pp. 155-165.