JP2003121397A - 樹脂の熱抵抗測定方法およびその方法を用いた測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製品に搭載されている条件での樹脂の熱抵抗を
測定する。 【解決手段】界面を含む熱抵抗を測定し、界面熱抵抗と
熱伝導による熱抵抗の合計を樹脂の熱抵抗として整理す
る。樹脂をはさむ部材の熱抵抗は、同じ装置を使用して
別途測定することにより、熱抵抗要素を切り分けること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂材の熱抵抗を
測定する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】グリースや樹脂を部材界面に用いた工業
製品は、例えば、半導体デバイスと放熱板を熱伝導性の
グリースを介して接合する場合や、樹脂を部材間にモー
ルドもしくは塗布してベーキングするような場合や、部
材間にゲル状の樹脂をはさみ込んで用いるような場合、
あるいは、半導体素子と放熱板を導電性を有する接着剤
で接合する場合など、広い範囲の産業分野で用いられて
いる。

【０００３】このような樹脂を熱が通過する場合におけ
るある製品分野においては、樹脂を熱が通過する際に生
じる温度差を通過する熱量で割った、いわゆる熱抵抗
が、製品を設計する上で極めて重要である。この樹脂の
熱抵抗は、樹脂そのものを通過する熱伝導に起因する熱
抵抗と、樹脂を両側からはさみ込んだ部材と前記樹脂の
間の界面における界面熱抵抗がその要素として含まれ
る。

【０００４】このような樹脂における熱抵抗の要素のう
ち、樹脂そのものを通過する熱伝導に起因する熱抵抗
は、熱の流れが一次元的であれば、次の式で求めること
ができる。但し、熱伝導に起因する熱抵抗をＲｃｏｎ
ｄ、熱が通過する長さをＬ、熱が通過する断面積をＡ、
樹脂の熱伝導率をλとする。

【０００５】Ｒｃｏｎｄ＝Ｌ／（λ×Ａ）…（１） つまり、樹脂の熱伝導に起因する熱抵抗Ｒｃｏｎｄは、
熱が一次元的に流れる場合、樹脂の熱伝導率λの逆数に
比例する。この、樹脂の熱伝導率λを個別に求める技術
として、例えば、最も簡単な方法は、図２に示すよう
に、断面積Ａが一定で長さＬが十分長い試験片を作成
し、一定の熱量Ｑを流し、一定の間隔で試験片の熱が流
れる方向に沿った温度分布を測定するという方法で、一
般に定常法と呼ばれる方法である。この方法自体は非常
に基礎的な熱の問題であり公知の方法である。

【０００６】熱伝導率がλ、断面積がＡでそれぞれ一定
の物質があり、そこを一定の熱量Ｑが一次元的に通過す
るとして、温度を測定する位置の間隔をΔＬ、測定され
た温度の差をΔＴとすると、次の式が成立する。

【０００７】Ｑ＝λ×Ａ×ΔＴ／ΔＬ…（２） 式（２）より、熱伝導率λは次の式で求めることができ
る。

【０００８】λ＝Ｑ×ΔＬ／（Ａ×ΔＴ）…（３） 即ち、通過する熱量Ｑと、熱が通過する断面積Ａ、温度
を測定する位置の間隔ΔＬがわかっていれば、温度差Δ
Ｔを測定することで熱伝導率λを実験的に求めることが
できるのである。

【０００９】界面における熱抵抗Ｒｉｎｔも、前記の定
常法を用いて測定することができる。図３に示すよう
に、熱伝導率が既知の２種類の部材を用意し、一定の荷
重を加えて熱を流す。そのときの各部材内の温度変化か
ら、界面近傍での温度差ΔＴを求め、それを通過する熱
量Ｑで割った値が界面の熱抵抗Ｒｉｎｔである。なお、
図２、図３については、温度を測定する位置を一つの部
材につき２ヶ所としたが、測定の確かさを向上させるた
めには、測定点間の距離ΔＬを大きくしたり、温度測定
点の数を増やすなどの方法がある。

【００１０】熱が通過する距離Ｌが小さい、薄い材料に
おける、熱が通過する方向、即ち、厚さ方向の、熱伝導
率を測定する方法として、例えば交流加熱法やレーザー
を用いた方法がある。いずれも、薄い材料の熱拡散率を
測定し、別の方法を用いて測定した熱容量と密度を用い
て、熱伝導率を求める方法である。この、交流加熱法を
用いた熱拡散率の測定方法としては、例えば特開平１０
−２２１２７９号公報があげられる。また、レーザーを
用いた方法としては特開２００１−８３１１３号公報な
どがあげられる。

【００１１】一方、荷重が加わった状態での樹脂の熱伝
導率を測定する方法としては、例えば、特開平８−１３
６４８３号公報や、特開２００１−２１５１２号公報な
どがあげられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記の定常法は、ΔＬ
を大きくすればするほど測定の確かさが上昇するという
特徴がある。このため、例えば、発熱部品と熱拡散部品
を接合するときに用いられるグリースや、半導体内部で
用いられるモールド樹脂などのような、熱が通過する断
面積Ａに対し熱が通過する距離Ｌが非常に小さい、いわ
ゆる薄い材料の熱伝導率を測定する場合は、ΔLを十分
確保することが不可能であるため、試料の厚さを変化さ
せて、温度を測定する位置の間隔ΔＬを十分大きくして
も熱伝導率に変化がない場合、つまり、熱伝導率に厚さ
依存性がない場合を除き、適用が難しいという問題があ
る。樹脂の熱伝導率はその固化の工程や厚さに依存する
場合が多く、実質的には、厚さが薄いままの状態で測定
することが必要とされる。

【００１３】前記の特開平１０−２２１２７９号公報や
特開２００１−８３１１３号公報などにおいて開示され
ている熱拡散率の測定方法は、非常に薄い材料の熱拡散
率を測定できるという点に特徴があるが、非定常的な熱
の信号を与えたときの温度応答を測定する方法であり、
別途比熱と密度を測定する必要がある。

【００１４】前記の特開平８−１３６４８３号公報にお
いて開示されている樹脂の熱伝導率測定装置において
は、試験片である樹脂の形状が装置によって限定される
という問題がある。即ち、樹脂内部に熱源としてのプロ
ーブを挿入する関係上、プローブと樹脂の界面の熱抵抗
を含んだ情報が測定されることになるが、この方法で
は、樹脂の厚さ方向の両側から別の部材で樹脂をはさみ
込むような構造で用いる場合の、部材と樹脂の界面の熱
抵抗が、常にプローブと樹脂の界面の熱抵抗と等しくな
る場合を除き、界面の熱抵抗を含む樹脂の熱抵抗を測定
することはできない。

【００１５】前記の特開２００１−２１５１２号公報に
おいて開示されている方法においても、この樹脂をはさ
む部材と樹脂の間の、界面の熱抵抗を含む測定は困難で
ある。

【００１６】一方、樹脂を用いた製品においては、製造
工程、樹脂をはさむ部材の材質や面の情報、実際に樹脂
を使用する環境などが樹脂の熱抵抗に強く影響するとい
う問題がある。

【００１７】例えば、樹脂が２枚の部材にはさまれた形
でベーキングされて固まる場合を考えると、ベーキング
工程で樹脂の母材から様々なガスが発生して固まる場合
が一般的で、どのようなガスが出るかは、樹脂の母材の
材質とベーキング工程に依存する。そこで、熱伝導率測
定のために、周囲に何もない状態で樹脂の母材をベーキ
ングして、そこからサンプルを切り出すなどして作成し
た場合、図４に示すように、各方向にガスが抜けること
になる。

【００１８】これに対し、実際に樹脂を使用する製品で
は、図５に示すように、樹脂の母材が別の部材にはさま
れた形でベーキングされるため、発生するガスの抜ける
方向が、樹脂をはさむ部材のない方向に限定される。こ
のため、ガスの抜け方が異なってしまい、ベーキング後
の樹脂の組成や内部の構造が前記サンプルと異なり、サ
ンプルの熱伝導率を正確に測定しても、実際の製品に使
われている樹脂の熱伝導率とは一致しない場合が多い。

【００１９】さらに、樹脂を用いた製品使用時・非使用
時の温度によっては、樹脂自体が融解した状態で使用さ
れたり、融解後再凝固したり、融解と凝固を繰り返した
りする場合がある。このような、製品に搭載した後の融
解や凝固の影響により、樹脂の熱伝導率や界面の熱抵抗
が経時的に変化することが懸念される。前記の場合で
は、熱抵抗の経時変化があらかじめわかっていないと、
図４に示すような、実装条件を考慮せずに切り出したサ
ンプルについての樹脂の熱伝導率のみがわかっていて
も、やはり、実際の製品に使われている樹脂の熱伝導率
とは一致しない場合が多いし、界面の熱抵抗の情報も反
映されることがない。

【００２０】これでは、樹脂を通して熱が逃げる構造の
製品の場合、製品の温度上昇を正確に予測することがで
きない。しかし、従来は、このサンプルと実際の製品に
おける、製造工程により樹脂の熱抵抗が影響を受けると
いう問題や、界面の熱抵抗を含む樹脂の包括的な熱抵抗
を求める必要があるという問題は重視されておらず、樹
脂の物性値のデータを参照しても、また、樹脂を製造、
販売または頒布する企業等の法人や組織、あるいは個人
においても、このようなデータベースは整理されていな
い場合が一般的であった。

【００２１】このため、実際に樹脂を用いた製品におい
て、複数ある樹脂の候補の中から最も当該製品に熱的に
適した製品を選択するにあたり、樹脂の使用者側で製品
やそれに近い構造の試作品を作成し、前記樹脂の候補を
用いた場合の製品の温度上昇を実際に測定しなければな
らず、樹脂選択に至るまでの試作コストや期間が長くな
るという問題点があった。

【００２２】本発明の目的は、実機に組み込まれた状態
に最も近い状態の樹脂の熱抵抗を測定することが可能
な、樹脂の熱抵抗の測定方法を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】前記目的は、樹脂を第一
の部材と第二の部材とではさみ込み、前記樹脂と第一の
部材との間の界面の熱抵抗と、前記樹脂と第二の部材と
の間の界面の熱抵抗と、前記樹脂の熱伝導による熱抵抗
との合計を前記樹脂の熱抵抗として測定することにより
達成される。

【００２４】また、前記目的は、樹脂を第一の部材と第
二の部材とではさみ込み、前記第一の部材、樹脂、第二
の部材からなる層状構造の外部から、第三、第四の部材
により接合界面に荷重を加え、前記第三の部材、第一の
部材、樹脂、第二の部材、第四の部材、もしくは前記第
四の部材、第二の部材、樹脂、第一の部材、第三の部材
の順に熱を流し、前記第三の部材と第一の部材、第一の
部材と樹脂、樹脂と第二の部材、第二の部材と第四の部
材の間にはそれぞれ界面を構成して前記第三の部材と前
記第一の部材との間の界面の熱抵抗、前記第一の部材の
熱伝導による熱抵抗、前記第一の部材と前記樹脂の間の
界面の熱抵抗、前記樹脂の熱伝導による熱抵抗、前記樹
脂と前記第二の部材との間の界面の熱抵抗、前記第二の
部材の熱伝導による熱抵抗、前記第二の部材と前記第四
の部材との間の界面の熱抵抗の各種熱抵抗の合計を測定
し、あらかじめ求めておいた、前記第三の部材と前記第
一の部材との間の界面の熱抵抗、前記第一の部材の熱伝
導による熱抵抗、前記第二の部材の熱伝導による熱抵
抗、前記第二の部材と前記第四の部材との間の界面の熱
抵抗の合計を一括して測定した前記熱抵抗の合計から差
し引くことにより前記第一の部材と前記樹脂との間の界
面の熱抵抗、前記樹脂の熱伝導による熱抵抗、前記樹脂
と前記第二の部材との間の界面の熱抵抗の合計を、樹脂
層の界面情報を含む熱抵抗として測定することにより達
成される。

【００２５】また、前記目的は、前記樹脂の熱抵抗の初
期値および時間的な変動を測定することにより達成され
る。

【００２６】また、前記目的は、温度や荷重の大きさ、
あるいは湿度等、樹脂の熱抵抗に影響を与える因子、お
よびこれらの因子の任意の組み合わせによって変化する
前記樹脂の熱抵抗の経時変化を測定した結果をデータベ
ース化して、前記樹脂を搭載する装置の熱的構造の設計
に適用することにより達成される。

【００２７】また、前記目的は、前記樹脂の熱抵抗に影
響を与える因子を所定の期間にわたり一定に保持した場
合の、前記樹脂の熱抵抗を測定することにより達成され
る。

【００２８】また、前記目的は、前記樹脂の熱抵抗に影
響を与える因子を所定の期間にわたり一定の条件で変動
させた場合の、前記樹脂の熱抵抗を測定することにより
達成される。

【００２９】また、前記目的は、一定の条件で材質、寸
法、表面のうねり・粗さの加工方法および精度を指定し
て作成された部材で樹脂をはさみ、前記部材と前記樹脂
の間の界面熱抵抗と、前記樹脂の熱伝導による熱抵抗の
合計を前記樹脂の熱抵抗として測定し管理することによ
り達成される。

【００３０】また、前記目的は、前記樹脂の熱抵抗を資
料化して保管あるいは公開することにより達成される。

【００３１】また、前記目的は、前記樹脂を製品として
製造・販売・頒布するにあたり、前記樹脂の熱抵抗測定
方法を用いて測定した前記樹脂の熱抵抗を製品情報の一
部として用いることにより達成される。

【００３２】また、前記目的は、前記樹脂の熱抵抗の資
料を、適用する樹脂の選択基準の一部として用いること
により達成される。

【００３３】

【発明の実施の形態】ところで、樹脂材等の部材が有す
る熱伝導率や界面の熱抵抗などの熱物性値を測定する方
法としては、上述したように定常法、あるいはレーザフ
ラッシュ法などを用いれば測定することが可能である。

【００３４】ところが、これらの方法を用いて熱物性値
を評価するにあたり、樹脂を製造・頒布・販売する側の
事業者もしくは組織、法人は、樹脂等の部材を実機に組
み込んだ状態でその熱物性値を評価すると、部材単体で
測定した場合の値と異なることが多いということを考慮
してこなかった。

【００３５】例えば、半導体パッケージなどの実機で
は、半導体素子を放熱板に実装する場合、レジンやエラ
ストマー等の樹脂でモールドすることにより、半導体素
子、樹脂、放熱板の順に層状の構成とすることが一般的
に行われる。

【００３６】このように、樹脂を製品内部に用いる半導
体産業や電子機器等における製造メーカーでは、実機の
設計にあたっては樹脂のみならず、樹脂と、それに接続
される部材と間の界面の熱抵抗を考慮して設計しなくて
はならないが、上述の一例のような三層構造（半導体素
子、樹脂、放熱板）における部材間の界面熱抵抗につて
は樹脂を製造・頒布・販売する事業者、組織、あるいは
法人等によっては提供されていない。

【００３７】本発明の発明者らは、界面の熱抵抗を含
め、実機に近い状態の熱抵抗を簡単に測定する方法を種
々検討した結果、新たな測定方法を見出したものであ
る。

【００３８】その検討結果の一実施形態を図１、図６を
用いて説明する。図１は、定常法を用いて樹脂と部材の
界面の熱抵抗と、樹脂の熱伝導に起因する熱抵抗の合計
を樹脂全体の熱抵抗として測定する場合の構成を示した
図である。図６は、樹脂をはさむ部材の熱抵抗を測定す
る場合の構成を示した図である。図１において、熱抵抗
を測定する樹脂１は材料、厚さ、表面加工方法等を指定
して製造された第一の部材２と、第二の部材３により、
図の上下方向からはさまれた層状の構成の試験片で測定
装置に設置されている。この層状構成の試験片は、必要
であれば、あらかじめ指定されたベーキング工程等の製
造工程により固化されたり、あるいは固化されない状態
となっている。

【００３９】なお、第一の部材２と第二の部材３は、そ
れぞれについて、面のうねり、粗さ、加工方法等が表裏
面でほぼ同一であり、どちらの面が樹脂と界面を構成す
るよう設置されてもほぼ同一の結果が得られるような形
状とすることが望ましい。

【００４０】前記層状構成の試験片を、図１のさらに上
下の方向から、試験片に荷重を加える機能か、または、
試験片の厚さを一定に保つ機能と、内部の温度分布を測
定する機能を有する第三の部材４と第四の部材５ではさ
み込む。この、第三の部材４と第四の部材５の、それぞ
れ、少なくとも２ヶ所ずつ、図のＸ１，Ｘ２，Ｘ７，Ｘ
８の位置に、部材の温度を測定する温度測定装置を設置
する。

【００４１】この、温度測定装置としては、熱電対等の
接触式温度センサが簡便であるが、任意の位置における
第三の部材４、第四の部材５の温度を測定できるもので
あれば、どのような装置でも構わない。温度測定位置
は、第三、第四の部材４、５のそれぞれについて、３ヶ
所以上であっても構わないし、連続的に測定してもよ
い。

【００４２】また、第三の部材４と第四の部材５は、材
料、断面積、面加工方法が同一であるとみなせる程度ま
で一致していることが望ましい。硬さやうねり、面粗さ
等はほぼ同一である方が好ましいが、必ずしも一致して
いなくても測定自体は可能である。温度測定位置や部材
の長さについては、必ずしも一致していなくても構わな
いし、材料が異なっていても測定は可能であるが、熱伝
導率λはあらかじめ測定して既知の値であることが重要
である。

【００４３】図１には示していないが、第三の部材４、
第四の部材５、および層状試料の周囲は、その表面から
の放熱、即ち、周辺空気との熱交換や輻射による熱の洩
れを極力低減するため、断熱性の部材で覆われているこ
とが望ましい。あるいは、層状試料６における平均的な
温度が、周辺空気や装置外壁等の構造物の温度とほぼ等
しくなるように環境温度を制御してもよい。

【００４４】図１のＸ３〜Ｘ４、Ｘ４〜Ｘ５、Ｘ５〜Ｘ
６の範囲がそれぞれ、樹脂をはさむ第一の部材２、樹脂
１、樹脂をはさむ第二の部材３である。図１において、
第三の部材４から、第一の部材２、樹脂１、第二の部材
３、第四の部材５の方向に荷重Ｆを加え、かつ、熱Ｑを
流す。

【００４５】このとき、位置Ｘ３における第三の部材４
と第一の部材２の界面を界面１、位置Ｘ４における第一
の部材２と樹脂１の界面を界面２、位置Ｘ５における樹
脂１と第二の部材３の界面を界面３、位置Ｘ６における
第二の部材３と第四の部材５の界面を界面４とすると、
界面１〜４における平均圧力Ｐａｖと、断面積Ａの各材
料における熱流束ｑは、 Ｐａｖ＝Ｆ／Ａ ［Ｐａ］…（４） ｑ＝Ｑ／Ａ ［Ｗ／ｍ^２］…（５） で与えられる。

【００４６】この測定により、まず、通過する熱量Ｑ
［Ｗ］を求めることができる。第三の部材４と第四の部
材５の熱伝導率をそれぞれλ４、λ５［Ｗ／（ｍ・
Ｋ）］とすれば、 Ｑ＝λ４×Ａ×｜（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｘ２−Ｘ１）｜ …（６） Ｑ＝λ５×Ａ×｜（Ｔ８−Ｔ７）／（Ｘ８−Ｘ７）｜ …（７） である。測定装置の断熱性が十分でないと、第三の部材
４から第四の部材５まで熱が流れる間に周辺に熱がもれ
るため、第三の部材４と第四の部材５を通過する熱量Ｑ
の算出結果が一致しない場合があるが、この差が測定上
の有効数字以下となるような、系の断熱方法を確保して
いることが望ましく、例えば、測定装置を恒温炉内に設
置して第三の部材４から第四の部材５までの概略平均的
な温度と、周辺環境の温度がほぼ等しくなるように雰囲
気温度を制御することや、極めて熱伝導率の低い材料で
周囲を覆うなどの方法が考えられる。

【００４７】一方、通過熱量Ｑと熱伝導率λ４、λ５か
ら、界面１、界面４における第三の部材４の温度Ｔ３
［Ｋ］と第四の部材５の温度Ｔ６［Ｋ］を求めることが
できる。即ち、 Ｔ３＝（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｘ２−Ｘ１）×（Ｘ３−Ｘ１）＋Ｔ１…（８） Ｔ６＝（Ｔ８−Ｔ７）／（Ｘ８−Ｘ７）×（Ｘ６−Ｘ７）＋Ｔ７…（９） 式（６）または（７）で得た熱量Ｑと、界面１，４にお
ける第三の部材４、第四の部材５の温度Ｔ３、Ｔ６の差
ΔＴ＝Ｔ３−Ｔ６から、界面情報を含む熱抵抗Ｒｔｏｔ
［Ｋ／Ｗ］を求めることができる。

【００４８】Ｒｔｏｔ＝ΔＴ／Ｑ…（１０）このＲｔｏ
ｔには、界面１〜界面４における界面の熱抵抗Ｒｉｎｔ
１〜Ｒｉｎｔ４と、樹脂１、第一の部材２、第二の部材
３の熱伝導による熱抵抗Ｒｃｏｎｄ１、Ｒｃｏｎｄ２，
Ｒｃｏｎｄ３が含まれる。即ち、 Ｒｔｏｔ＝Ｒｉｎｔ１＋Ｒｃｏｎｄ２＋Ｒｉｎｔ２＋Ｒｃｏｎｄ１＋Ｒｉｎｔ ３＋Ｒｃｏｎｄ３＋Ｒｉｎｔ４ …（１１） このうち、求める樹脂の熱抵抗をＲとすると、 Ｒ＝Ｒｉｎｔ２＋Ｒｃｏｎｄ１＋Ｒｉｎｔ３ …（１２） であるから、あらかじめ、Ｒｉｎｔ１、Ｒｃｏｎｄ２、
Ｒｃｏｎｄ３、Ｒｉｎｔ４を求めておく必要がある。こ
の要素熱抵抗の求め方については、図６を用いて説明す
る。

【００４９】図６は、樹脂をはさむ第一の部材２または
第二の部材３における熱抵抗を測定する場合の構成を示
す図である。ここでは、第一の部材２を含む構成を示す
が、第二の部材３について測定する場合も同一の方法で
測定できる。

【００５０】第三の部材４と第四の部材５は熱伝導率、
硬さの等しい同一の材料で作成し、かつ、断面積も等し
いとする。また、その表面のうねり、粗さ、面の加工方
法等は同一の条件で指定して仕上げ、統計的な誤差の範
囲内で同じ面であるとする。また、第一の部材２につい
ても上述のように、その面のうねり、粗さ、面の加工方
法等は表裏面で同一の条件で指定して仕上げ、やはり統
計的な誤差の範囲内で同じ面であるとする。

【００５１】第一の部材２を第三の部材４、第四の部材
５ではさみ、荷重Ｆを両側から加え、一定量の熱Ｑを流
す。前記の条件から、第三の部材４と第一の部材２の界
面、第四の部材５と第一の部材２の界面は、それぞれ、
図１における第三の部材４と第一の部材２の界面と実質
的に同一の界面であると言えるため、温度測定点Ｙ１、
Ｙ２、Ｙ５、Ｙ６で測定した温度から通過する熱量Ｑを
図１の手法と同様に算出し、位置Ｙ３、Ｙ４での界面に
おける第三の部材４と第四の部材５の温度Ｔ３、Ｔ４を
求めれば、その差ΔＴ＝Ｔ３−Ｔ４を通過する熱量Ｑで
割った値が界面の情報を含む部材２の熱抵抗Ｒ２であ
る。即ち、 Ｒ２＝Ｒｉｎｔ１＋Ｒｃｏｎｄ２＋Ｒｉｎｔ１…（１３） として、図１に示した実験装置と同じ装置でＲ２を測定
することができる。なお、Ｒｃｏｎｄ２は第一の部材２
の熱伝導率と断面積から一意的に定まるため、本来は測
定の必要はないはずであるが、これも次の手順で測定で
きる。前記式（２）からわかるように、熱伝導率、断面
積、通過する熱量が一定であれば、測定される温度差Δ
Ｔは熱が通過する長さΔＬに比例する。そのため、第一
の部材２として、熱が通過する方向の長さ、即ち、厚さ
の異なるものを複数用意して同様の測定を実施する。

【００５２】例えば、標準的な厚さをΔＬとし、そのｎ
倍の厚さｎΔＬのものとの２種類について測定する場合
を考える。厚さΔＬの場合の熱抵抗をＲ２、厚さｎΔＬ
の場合の熱抵抗をＲ２＿ｎＬとすると、 Ｒ２ ＝Ｒｉｎｔ１＋Ｒｃｏｎｄ２＋Ｒｉｎｔ１ …（１４） Ｒ２＿ｎＬ＝Ｒｉｎｔ１＋ｎＲｃｏｎｄ２＋Ｒｉｎｔ１ …（１５） となるので、前記厚さのみが異なる複数の第一の部材２
についてＲ２を測定することにより、第一の部材２を通
過する熱伝導に起因する熱抵抗Ｒｃｏｎｄ２と、界面の
熱抵抗Ｒｉｎｔ１を測定することができる。

【００５３】 Ｒｃｏｎｄ２＝（Ｒ２＿ｎＬ−Ｒ２）／（ｎ−１）…（１６） Ｒｉｎｔ１ ＝（Ｒ２−Ｒｃｏｎｄ２）／２…（１７） なお、ｎは一般に自然数をあらわすが、ここでは精度よ
く測定ができるのであれば、ｎは実数であっても構わな
い。

【００５４】図６の方法を第二の部材３、第四の部材５
についても同様に実施することにより、第二の部材３を
通過する熱伝導に起因する熱抵抗Ｒｃｏｎｄ３と、第二
の部材３と第四の部材５の、界面の熱抵抗Ｒｉｎｔ４を
測定することができる。

【００５５】なお、第三の部材４と第四の部材５が、例
えば材質や加工方法が異なるとか、表面のうねりや粗
さ、面の仕上げ方法等が異なり、実質的に異なる表面を
有する異なった部材であるとみなされる場合は、第三の
部材４、第四の部材５のそれぞれを複数本用意して、第
三の部材４、第一の部材２、第三の部材４の構成による
測定と、第四の部材５、第二の部材３、第四の部材５の
構成による測定とを別々に実施することで、Ｒｉｎｔ
１、Ｒｉｎｔ４、Ｒｃｏｎｄ２、Ｒｃｏｎｄ３を測定で
きる。

【００５６】前記のように、実質的に同一の測定装置を
用いた図１および図６に示した手法により複数の界面の
熱抵抗Ｒｉｎｔ１〜Ｒｉｎｔ４と、熱伝導に起因する熱
抵抗Ｒｃｏｎｄ１〜Ｒｃｏｎｄ３を測定することによ
り、求める熱抵抗Ｒを測定することが可能である。

【００５７】次に、本実施形態における、測定試料の作
成方法を説明する。本実施形態においては、樹脂１と、
それをはさむ第一の部材２と、第二の部材３を第一の部
材２、樹脂１、第二の部材３の順に熱が通過する方向に
層状に重ねた構造としたところに特徴がある。この場
合、第一の部材２と第二の部材３は、例えば樹脂モール
ドされた半導体モジュールのリードフレームと絶縁層ま
たは放熱板や、半導体素子もしくはそれを搭載した熱拡
散板と配線基板または放熱板、などに相当するが、樹脂
を介してある部材から別の部材に熱が伝えられる構造で
あれば何でもよい。

【００５８】図７において、前記第一の部材２、樹脂
１、第二の部材３から構成された層状部材６は、樹脂１
を使用する使用者側の実際の製造工程とほぼ同一の工程
か、あるいは樹脂１を製品として使用する使用者側の概
略標準的な工程を元に樹脂を供給する供給者側が定めた
標準的な工程により作成される。

【００５９】この場合、前記標準的な工程を定めて作成
した試料について、図１および図６の方法を用いて界面
の情報を含む樹脂１の熱抵抗を測定すること、および、
測定方法を標準化することや、樹脂１の使用者側の製造
工程にほぼ合致した工程で試料を作成して樹脂１の熱抵
抗を測定すること自体が本発明に含まれる。

【００６０】また、樹脂１をはさむ第一の部材２と、第
二の部材３については、樹脂１の使用者側の製造工程に
ほぼ合致した工程で試料を作成する場合は、第一の部材
２、第二の部材３の材料として、実際の製品で樹脂１と
界面を有する材料を用いることも本発明に含まれるし、
樹脂１の供給者側が標準的な工程を決めて、かつ、標準
的な部材として第一の部材２、第二の部材３の材料、厚
さ、表面加工方法等を定めて樹脂１の界面を含む熱抵抗
を測定することも本発明に含まれる。

【００６１】さらに、前記の界面を含む樹脂１の熱抵抗
をデータベース化し、有償・無償で頒布したり、樹脂１
の販売・頒布上の技術資料に記載したり、樹脂１を用い
た製品の資料として用いることも本発明に含まれること
は言うまでもない。

【００６２】本実施形態において、第一の部材２、樹脂
１、第二の部材３からなる層状試料６を作成する場合の
パラメタとしては、第一の部材２、第二の部材３の材料
や表面のうねり、粗さ、仕上げ方法や焼鈍等の表面処理
のほかに、熱抵抗測定時に熱が通過する断面積、熱が通
過する方向の各部材の厚さを含む。また、樹脂１をベー
キング・固化させる場合はその温度プロファイルと雰囲
気の制御方法など、樹脂１の材料や使用方法により異な
る、製品への搭載時の形状・工程等の条件がすべてパラ
メタに含まれる。

【００６３】なお、樹脂の界面を含む熱抵抗には経時変
化があるのが一般的であるが、この、経時変化について
も、樹脂を製造・販売・頒布する供給者側が標準化され
た形でデータを所有することは従来なかった。樹脂の界
面を含む熱抵抗の時間的な変化を測定して熱抵抗の資料
とすることも本発明に含まれる。その際の制御パラメタ
としては、例えば、荷重、環境温度、環境湿度などが含
まれる。また、樹脂が固化されていない場合などは、さ
らに、樹脂の厚さもパラメタに含む。

【００６４】前記のような制御パラメタをそれぞれ所定
の値に時間的に一定に保ったり、あるいはあるプロファ
イルを設定して時間的に変化させたりして樹脂の界面を
含む熱抵抗の経時変化を測定すること、および、その方
法、測定された結果を樹脂の物性情報として管理するこ
とはすべて、本発明に含まれる。

【００６５】いずれにしても、部材・樹脂・部材の界面
を含む熱抵抗であって、かつ、キュアやベーキング工程
等を経て樹脂が変成した後の、もしくは変成がない場合
を含めた、樹脂の熱抵抗を図１および図６で示した方法
その他の方法により測定すること、および、樹脂の使用
者側が自分たちの製品に搭載する前に、樹脂の供給者側
もしくは供給者側あるいは使用者側から何らかの形で委
託を受けた第三者、あるいは前記に属さない第三者が、
当該樹脂の界面の熱抵抗を測定しておくこと自体に、本
実施形態の特徴がある。

【００６６】本発明における他の実施形態を、図７を用
いて説明する。図７は、荷重を一定に保つ、または、時
間的な荷重プロファイルを定めて変化させる場合、即
ち、荷重を管理して界面を含む樹脂の熱抵抗を測定する
場合の、装置の構成を示す図である。図７において、こ
のように荷重を管理して界面を含む樹脂の熱抵抗を測定
するのは、樹脂の熱が通過する方向もしくは荷重と平行
な方向の長さ、即ち樹脂の厚さの変化が、荷重の変化や
時間の経過に対し小さい場合に特に有効であるが、前記
に該当しない樹脂であっても有効な方法であることは言
うまでもない。

【００６７】本実施形態における樹脂の熱抵抗の測定装
置は、樹脂１およびそれをはさむ第一の部材２、第二の
部材３からなる層状試料６と、層状試料６に荷重および
熱を加える第三の部材４、第四の部材５を基本構成とす
る。図７においては、図の上側から下側に向かって熱が
流れる構成を示しているが、熱を流す方向は、第三の部
材４、第一の部材２、樹脂１、第二の部材３、第四の部
材５の順、またはその逆の順番に一次元的に熱が流せる
構造であれば、鉛直下向きであろうと、鉛直上向きであ
ろうと、あるいはそれ以外の方向であろうと、同様の効
果を得ることができる。

【００６８】このうち、図７では、鉛直下向きに、図の
上から下向きに熱を流す場合を示す。この場合、第三の
部材４近傍にヒータ等の熱源７を配置して熱的な信号を
加え、第四の部材５近傍に水冷モジュール等の冷却装置
８を配置して、層状試料６の温度を任意の値に制御でき
るようにする。第三の部材４と第四の部材５の周囲は、
断熱材９で覆うことにより、空気等の周囲環境との対流
熱伝達や輻射により、第三の部材４から層状試料６を経
て第四の部材５に流れる熱の一部が装置外部へもれるこ
とを防止する。

【００６９】なお、周囲環境温度を層状試料６の代表的
な温度とほぼ等しく保つことができるような雰囲気制御
が可能な場合は、前記断熱材９による断熱効果が十分で
なくても、熱のもれは小さく抑えることが可能である。

【００７０】層状試料６と第三の部材４、第四の部材５
との間の、界面の圧力の平均値は加えた荷重を断面積で
割った値に等しい。このため、加えている荷重の大きさ
をロードセル等の荷重計測装置１０で測定し、その結果
を元にステージ１１の高さを制御して、荷重の大きさを
一定に保つか、あるいは、荷重の時間的なプロファイル
に従った設定値に保つことができる。

【００７１】本実施形態において、図７では単一試料の
測定系を示したが、同一装置内に複数の試料を測定する
ユニットを設けても構わない。また、荷重を制御するス
テージ１１と荷重計測装置１０の間に層状試料６が配置
されるような位置関係を示しているが、これも層状試料
６がステージ１１と荷重計測装置１０の間に配置される
構造でなくても構わない。

【００７２】本発明における他の実施形態を図８、図９
を用いて説明する。図８は、荷重層状試料６における熱
が通過する方向、もしくは荷重と平行な方向の長さ、即
ち厚さを一定の条件に管理して、界面を含む樹脂の熱抵
抗を測定する場合の、装置の構成を示す図である。

【００７３】このように厚さを管理して界面を含む樹脂
の熱抵抗を測定するのは、樹脂が柔軟な構造体やグリー
スやゲル状であるか、あるいはその他の理由により、荷
重を長期にわたって加えると樹脂が変形してしまった
り、あるいは第一の部材２、第二の部材３の間から流れ
出したり、はみ出してしまうような場合、即ち樹脂の厚
さの変化が、荷重の変化や時間の経過に対し大きい場合
に有効であるが、前記に該当しない場合であっても有効
な方法であることは言うまでもない。

【００７４】図８において、層状試料６およびそれをは
さむ第三の部材４、第四の部材５以外に、厚さを定める
ための第五の部材１２と第六の部材１３、およびスペー
サ１４を配置した。図において、第三の部材４と第五の
部材１２の長さ、および、第四の部材５と第六の部材１
３の長さは、どのような試験時であっても、それぞれの
長さが等しくなることが望ましい。

【００７５】例えば、図８では同一の熱源７、同一の冷
却装置８を、第三の部材４、層状試料６、第四の部材５
の組と、第五の部材１２、スペーサ１４、第六の部材１
３の組とが共有する場合を示しているが、それぞれ独立
に熱源７と冷却装置８を持ち、かつ、第三の部材４と第
五の部材１２、第四の部材５と第六の部材１３とは同一
の材料、同一の寸法、同一の仕上げ加工品として、通過
する熱量と温度分布を等しくするよう制御することなど
が有効である。このような処置により、第三の部材４と
第五の部材１２の下面、および、第四の部材５と第六の
部材１３の上面は、それぞれ、同一の面内にある。図の
上下方向がそのまま鉛直上下方向と一致する場合は、そ
れぞれの組が別個の同一水平面内にあると言える。スペ
ーサ１４の厚さは、層状試料６の厚さとして一定に保ち
たい厚さと等しいものを用いる。

【００７６】特に、雰囲気の温度を高温の条件で一定に
保ったり、周期的に変化させる場合を考えると、各部材
の線膨張係数および通過熱量、温度分布を層状試料６を
含む側とスペーサ１４を含む側で極力等しくすること
で、厚さを一定に管理することが可能となる。

【００７７】また、スペーサ１４は極力線膨張係数が小
さい材料であることが望ましい。このような材料を用い
ると、層状試料６における各部材２、３と樹脂１の熱伝
導による熱抵抗と、樹脂１と部材２、および樹脂１と部
材３との間の界面の熱抵抗を含む、層状試料６全体の熱
抵抗と、層状試料６と部材４、５との間の界面の熱抵抗
との合計と、スペーサ１４における熱伝導による熱抵抗
と、スペーサ１４と部材１２、１３との間の界面の熱抵
抗との合計とが、必ずしも一致しない場合が生じるた
め、温度分布に差が生じる場合があるが、このような場
合、スペーサ１４の断面積を変化させることで、前記２
種類の熱通過経路における熱抵抗がそれぞれ等しくなる
ようにスペーサ１４の形状をチューニングすることがで
きる。

【００７８】本実施形態においては、スペーサ１４によ
り層状試料６の厚さを一定に保つことが可能であるた
め、樹脂１が柔軟な構造であったり、グリースやゲル状
の材料であることにより、荷重を加えると製品搭載時の
形状から大きく変形してしまったり、あるいは樹脂１が
第一の部材２と第三の部材４の間からはみ出したり、流
れ出してしまうことを防止し、厚さを一定に保って、界
面の情報を含む樹脂１の熱抵抗を測定することができ
る。

【００７９】図８では、測定装置内の２ヶ所において、
第五の部材１２と第六の部材１３を用いてスペーサ１４
を配置する構成を示したが、樹脂１をはさむ層状試料６
の厚さを一定に保つことができるのであれば、１ヶ所の
みでも問題ない。また、複数の層状試料６の熱抵抗を同
時に測定できる、いわゆるマルチスタック式の構成とな
っている場合は、層状試料６を設置しない試験ユニット
における、第一の部材２と第二の部材３の間にスペーサ
１４をはさんでもよい。

【００８０】図９は、本実施形態において、樹脂１がグ
リースやゲル状の部材であるなどの理由により、第一の
部材２と第二の部材３の間から、長期的には流れ出して
しまうような場合の、スペーサ１４を含んだ層状試料６
の構成を示す図である。図９において、第一の部材２と
第二の部材３の向かい合った面の外周付近に溝を形成
し、そこに内部が空洞になっている枠状のスペーサ１４
をはめ込む構造とする。層状試料６作成時に、鉛直方向
下側になっている第一の部材２、もしくは、第二の部材
３の溝に、スペーサ１４をはめ込み、できた容器状の空
間の中に樹脂１を入れ、残ったもう一方の部材を上から
はめ込んで層状試料６を作成する。この場合、スペーサ
１４の熱伝導率は極力小さい値であること、即ち、スペ
ーサ１４は断熱材として用いることが可能な材料である
ことが望ましい。また、線膨張係数も極力小さい材料で
あることが望ましいのは言うまでもない。

【００８１】なお、樹脂１と第一の部材２および第二の
部材３の間にボイドが残ると、樹脂１と各部材２、３と
の間の界面の構造が製品搭載時の樹脂１と各部材２、３
との間の界面の構造と異なってしまう場合は、例えばス
ペーサ１４に、図９のような、空気やもりすぎた樹脂１
や空気をリークさせるためのドレーン１５を設け、層状
試料６を作成する最後の工程でドレーン１５を、スペー
サ１４と同じ材料か、あるいはそれ以外の熱伝導率の低
い充填材を用いて埋めることにより、ボイドの発生や、
厚さの変動、および、樹脂１の流出を防止することがで
きる。

【００８２】図９に示す本実施形態においても、あらか
じめ、樹脂１がない場合の、第一の部材２、スペーサ１
４、第二の部材３のみの場合の熱抵抗を測定しておくこ
とにより、スペーサ１４と並列の熱の流れになる、第一
の部材２と樹脂１の界面の熱抵抗Ｒｉｎｔ２、樹脂１の
熱伝導による熱抵抗Ｒｃｏｎｄ２、樹脂１と第二の部材
３の界面の熱抵抗Ｒｉｎｔ３の、熱抵抗の合計としての
樹脂１の熱抵抗を、逆問題的に算出することが可能であ
る。

【００８３】本発明の他の実施形態を、図１０を用いて
説明する。本実施形態においては、層状試料６に熱を加
えるための熱源７および冷却装置８以外に、個々の層状
試料６の界面の情報を含む熱抵抗を測定するユニットに
おける第三の部材４と第四の部材５の周辺に、それぞれ
の温度を制御するための補助的な熱源１６と補助的な冷
却装置１７を配置したことを特徴とする。前記の補助的
な熱源１６は、例えばシートヒータや電気的な抵抗など
で構わないし、補助的な冷却装置は、例えば冷媒の循環
する配管などで構わない。いずれも、第三の部材４と第
四の部材５の温度を制御するために使用する。

【００８４】樹脂１の界面の情報を含む熱抵抗を測定す
る場合に、例えば恒温炉の中に測定装置全体を設置し
て、雰囲気温度を周期的に変化させて、熱抵抗の経時変
化を測定することが要求される場合がある。このような
場合、雰囲気温度の変調周期が十分長い場合を除き、層
状試料６を含む測定系全体の熱容量の影響で、測定系の
温度変動が雰囲気温度の制御に追随しないという問題が
ある。

【００８５】この結果、雰囲気温度変調時にはそれぞれ
の構成部材が熱的なコンデンサの役割を果たしてしま
い、第三の部材４、層状試料６、第四の部材５を通過す
る熱量がそれぞれ異なる場合が発生する。このような条
件下では、図１および図６で示した方法により、層状試
料６および樹脂１の界面の情報を含む熱抵抗を測定する
ことはできない。

【００８６】本実施形態においては、雰囲気温度の変調
にあわせて補助的な熱源１６と補助的な冷却装置１７を
制御することにより、常時第三の部材４、層状試料６、
第四の部材５を通過する熱抵抗を測定するための熱の通
過量を一定に保つことが可能であり、雰囲気温度を周期
的に変化させた場合の樹脂１の界面を含む熱抵抗の経時
変化を測定することができる。なお、図１０において
は、恒温炉のような雰囲気環境制御装置は図示しない
が、そのような雰囲気環境制御装置がなくても有効な温
度管理手段であることは言うまでもない。

【００８７】本発明の他の実施形態における、樹脂の界
面を含む熱抵抗のデータの開示方法を図１１〜図１５に
示す。

【００８８】図１１は、樹脂の熱抵抗の厚さ依存性につ
いて整理する場合を示した図である。図１１において、
樹脂の厚さを変化させると、ベーキング工程やキュア時
にできあがる樹脂の組成も変化するため、樹脂の厚さに
対し、樹脂内部の熱伝導に起因する熱抵抗は線形に変化
するわけではないが、ここでは概念的な整理の方法を示
す。例えば、樹脂内のフィラーの量とか、充填材の種類
等を基準に比較されるべき樹脂について、樹脂をはさむ
部材の材料および表面加工方法等は共通として、それぞ
れに樹脂について厚さの異なる試料を作成し、厚さ依存
性を整理すると図１１のような図を得ることができる。

【００８９】図１２は同一の樹脂について、ベーキング
工程やキュア工程などの、異なる温度プロファイル（工
程）で作成された場合の厚さ依存性を示す場合の表示方
法の例である。また、図１３は同一の樹脂について、測
定時の雰囲気、例えば、温度、湿度などを変化させた場
合の厚さ依存性を示す場合の表示方法の例である。図１
４は、樹脂に加える荷重が異なる場合の厚さ依存性を示
す図である。

【００９０】図１１〜図１４に概念的に示したように、
樹脂の界面の情報を含む熱抵抗の表示・管理方法におい
ては、樹脂の厚さを基準に管理する方法がある。

【００９１】なお、このような連続的なグラフではな
く、離散的なデータであっても、また、それを表にまと
めた形式であっても、界面の情報を含む熱抵抗を測定し
て、それを樹脂の熱抵抗のデータとして扱うこと自体が
本発明に含まれることは言うまでもない。

【００９２】図１５〜図１８は、樹脂に加える荷重に対
する、樹脂の界面の情報を含む熱抵抗の表示方法を示す
図で、図１５は異なる樹脂に対する熱抵抗の荷重依存性
を、図１６は製造工程の異なる場合の熱抵抗の荷重依存
性を、図１７は雰囲気が異なる場合の熱抵抗の荷重依存
性を、図１８は厚さが異なる場合の熱抵抗の荷重依存性
を示すものである。このように、樹脂の界面の情報を含
む熱抵抗の表示・管理方法においては、樹脂に加える荷
重を基準に管理する方法がある。

【００９３】図１１〜図１４に示した図では熱抵抗が厚
さに対し非線形に単調増加する様式の、図１５〜図１８
に示した図では熱抵抗が荷重に対し非線形に単調減少す
る様式の図を示したが、これはあくまでも概念であり、
熱抵抗を評価した結果として、常に単調に変化するわけ
ではなくても構わない。また、厚さ依存性や荷重依存性
を整理するパラメタとしては、樹脂の種類、工程、雰囲
気、厚さまたは荷重のほか、樹脂をはさむ部材の材質、
加工および仕上げ方法などがある。さらに、前記のパラ
メタを変えた場合の、例えば雰囲気温度等の雰囲気依存
性を図示・データ化することも本発明に含まれる。

【００９４】図１９は、本発明における界面の情報を含
む樹脂の熱抵抗の経時変化を表示した図である。図の横
軸は経過時間で、例えば1000時間、10000時間といった
長期的な劣化試験を実施する場合と、もっと短い時間で
の過渡的な変化の試験を実施する場合がある。図１９で
は、異なる樹脂に対する界面の情報を含む熱抵抗の経時
変化を整理する場合を示したが、雰囲気（温度、湿度な
ど）や荷重、厚さその他の制御パラメタに対する経時変
化を整理することはすべて同様の図で示すことができ
る。

【００９５】なお、制御パラメタについては、一定の値
に保持するだけでなく、時間的な変調をかける場合も含
まれる。

【００９６】例えば図２０に示すように、雰囲気温度を
周期的に変化させる場合の界面の情報を含む樹脂の熱抵
抗も、それ以外の各制御パラメタについて、図１９のよ
うに、横軸に雰囲気温度を制御開始してからの経過時間
に対して整理することが可能である。

【００９７】本発明においては、樹脂の界面の熱抵抗を
含む熱抵抗の測定方法を示してきたが、これを等価的な
熱伝導率や熱伝達率に置換えて整理することも、本発明
に含まれる。

【００９８】例えば、式（１）におけるＲｃｏｎｄを式
（１２）のＲで置換え、熱伝導率λを樹脂の界面の情報
を含む実効的な熱伝導率λｅｆｆに置換えると、 λｅｆｆ＝Ｌ／（Ｒ×Ａ）＝Ｌ／（（Ｒｉｎｔ２＋Ｒｃｏｎｄ１＋Ｒｉｎｔ３ ）×Ａ）…（１８） となる。ここで、ＬとＡはそれぞれ、樹脂の熱が通過す
る方向の長さ、即ち樹脂の厚さと、熱が通過する方向と
直交する断面の断面積である。

【００９９】また、樹脂１をはさむ第一の部材２と第二
の部材３の間の実効的な熱伝達率をｈｅｆｆ、実験的に
求めた熱抵抗をＲとすると、 ｈｅｆｆ＝１／（Ｒ×Ａ）＝１／（（Ｒｉｎｔ２＋Ｒｃｏｎｄ１＋Ｒｉｎｔ３ ）×Ａ）…（１９） となる。

【０１００】これらの、実効的な熱伝導率λｅｆｆや実
効的な熱伝達率ｈｅｆｆを樹脂の物性値として整理して
も、界面の熱抵抗と熱伝導による熱抵抗の合計として測
定した熱抵抗を基準に実効的な熱伝導率や熱伝達率に換
算し、データとして管理することは、すべて本発明に含
まれる。

【０１０１】なお、本発明では、樹脂についてのみ記載
してきたが、界面の熱抵抗の情報が必要な部材全ての実
効的な熱抵抗の測定について、本発明は適用可能であ
り、はんだや、銀ペースト材などの導電性の接着剤、エ
ラストマー、グリースその他の固体と固体を接合する全
ての材料についても、同様の手法により実効的な熱抵
抗、またはそれを換算した実効的な熱伝導率または実効
的な熱伝達率として整理することができる。

【０１０２】また、熱抵抗もしくは熱伝導率、熱伝達率
のみならず、固体と固体を接合する部材の界面の影響を
含む物性値を測定してカタログ化、データベース化して
商業活動上の目的に利用することはすべて本発明に含ま
れる。

【０１０３】また、本発明の実施形態においては、熱抵
抗を測定する方法として、いわゆる定常法を用いた場合
を示したが、本発明で目的とする、界面の情報を含む熱
抵抗を測定できる方法であれば、どのような方法を用い
ても構わない。

【０１０４】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂をはさむ部材と樹
脂の界面の熱抵抗と、樹脂の熱伝導による熱抵抗の合計
としての熱抵抗を樹脂の熱抵抗として測定することが可
能であるため、実際の製品使用時の環境における樹脂の
界面の情報を含む熱抵抗を、製品に搭載する前の段階か
らデータベース化し、製品設計時における試作期間の短
縮やコストの低減が可能である。

【０１０５】また、本発明によれば、樹脂の界面の情報
を含む熱抵抗の測定方法について、標準的な測定方法を
規定することが可能となるため、樹脂の供給者、使用者
の双方にとって、共通化もしくは標準化された形で樹脂
の物性値を管理することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明における樹脂の熱抵抗の測定方
法を示す図である。

【図２】図２は、従来の定常法による部材の熱伝導率の
測定方法を示す図である。

【図３】図３は、従来の定常法による接触熱抵抗の測定
方法を示す図である。

【図４】図４は、樹脂のまわりに何もない場合のガスの
抜け方を説明する図である。

【図５】図５は、樹脂が複数の部材にはさまれた場合の
ガスの抜け方を説明する図である。

【図６】図６は、本発明における樹脂をはさむ部材の熱
抵抗の測定方法を示す図である。

【図７】図７は、荷重を管理する場合の樹脂の界面の情
報を含む熱抵抗の測定装置の構成を示す図である。

【図８】図８は、厚さを管理する場合の樹脂の界面の情
報を含む熱抵抗の測定装置の構成を示す図である。

【図９】図９は、厚さを管理する場合のスペーサの構成
例を示す図である。

【図１０】図１０は、補助的な温度制御機能を搭載した
場合の測定装置の構成を示す図である。

【図１１】図１１は、樹脂の熱抵抗の厚さ依存性を示す
図である。

【図１２】図１２は、樹脂の熱抵抗の厚さ依存性を示す
図である。

【図１３】図３は、樹脂の熱抵抗の厚さ依存性を示す図
である。

【図１４】図１４は、樹脂の熱抵抗の厚さ依存性を示す
図である。

【図１５】図１５は、樹脂の熱抵抗の荷重依存性を示す
図である。

【図１６】図１６は、樹脂の熱抵抗の荷重依存性を示す
図である。

【図１７】図１７は、樹脂の熱抵抗の荷重依存性を示す
図である。

【図１８】図１８は、樹脂の熱抵抗の荷重依存性を示す
図である。

【図１９】図１９は、樹脂の熱抵抗の経時変化を示す図
である。

【図２０】図２０は、樹脂に加える周期的な雰囲気温度
の変調を示す図である。

【符号の説明】

１…樹脂、２…樹脂をはさむ第一の部材、３…樹脂をは
さむ第二の部材、４…層状試料をはさむ第三の部材、５
…層状試料をはさむ第四の部材、６…第一の部材、樹
脂、第二の部材から構成される層状試料、７…熱源、８
…冷却装置、９…断熱材、１０…荷重計測装置、１１…
ステージ、１２…層状試料の厚さを定める第五の部材、
１３…層状試料の厚さを定める第六の部材、１４…スペ
ーサ、１５…ドレーン、１６…補助的な熱源、１７…補
助的な冷却装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 貴 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 浅貝 正樹 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 菊地 広 東京都青梅市新町六丁目16番地の３ 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Ｆターム(参考） 2G040 AA01 AB05 AB09 BA01 BA26 CA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂を第一の部材と第二の部材とではさみ
   込み、前記樹脂と第一の部材との間の界面の熱抵抗と、
   前記樹脂と第二の部材との間の界面の熱抵抗と、前記樹
   脂の熱伝導による熱抵抗との合計を前記樹脂の熱抵抗と
   して測定することを特徴とする樹脂の熱抵抗測定方法。
2. 【請求項２】樹脂を第一の部材と第二の部材とではさみ
   込み、前記樹脂と第一の部材との間の界面の熱抵抗と、
   前記第一の部材、樹脂、第二の部材からなる層状構造の
   外部から、第三、第四の部材により荷重を加え、前記第
   三の部材、第一の部材、樹脂、第二の部材、第四の部
   材、もしくは、前記第四の部材、第二の部材、樹脂、第
   一の部材、第三の部材の順に熱を流し、 荷重を加える前記第三の部材と前記第一の部材との間の
   界面の熱抵抗、 前記第一の部材の熱伝導による熱抵抗、 前記第一の部材と前記樹脂との間の界面の熱抵抗、 前記樹脂の熱伝導による熱抵抗、 前記樹脂と前記第二の部材との間の界面の熱抵抗、 前記第二の部材の熱伝導による熱抵抗、 前記第二の部材と荷重を加える前記第四の部材との間の
   界面の熱抵抗の、各種熱抵抗の合計を測定し、 あらかじめ求めておいた、 荷重を加える前記第三の部材と前記第一の部材との間の
   界面の熱抵抗、 前記第一の部材の熱伝導による熱抵抗、 前記第二の部材の熱伝導による熱抵抗、 前記第二の部材と荷重を加える前記第四の部材との間の
   界面の熱抵抗の合計を、前記一括して測定した熱抵抗の
   合計から差し引くことにより前記樹脂と前記第一の部材
   との間の界面の熱抵抗、 前記樹脂の熱伝導による熱抵抗、 前記樹脂と前記第二の部材との間の界面の熱抵抗、の合
   計を樹脂層の界面情報を含む熱抵抗として測定すること
   を特徴とする樹脂の熱抵抗の測定方法およびそれを用い
   た測定装置。
3. 【請求項３】前記樹脂が有する熱抵抗の初期値および時
   間的な変動を測定することを特徴とする、請求項２記載
   の樹脂の熱抵抗測定方法およびそれを用いた測定装置。
4. 【請求項４】温度や荷重の大きさ、あるいは湿度等、樹
   脂の熱抵抗に影響を与える因子、および前記因子の任意
   の組み合わせによって変化する前記樹脂の熱抵抗の経時
   変化を測定した結果をデータベース化して、前記樹脂を
   搭載する装置の熱的構造の設計に適用することを特徴と
   する、請求項２記載の樹脂の熱抵抗測定方法およびそれ
   を用いた測定装置。
5. 【請求項５】前記樹脂の熱抵抗に影響を与える因子を所
   定の期間にわたり一定に保持した場合の前記樹脂の熱抵
   抗を測定することを特徴とする、請求項４記載の樹脂の
   熱抵抗測定方法およびそれを用いた熱抵抗測定装置。
6. 【請求項６】前記樹脂の熱抵抗に影響を与える因子を所
   定の期間にわたり一定の条件で変動させた場合の前記樹
   脂の熱抵抗を測定することを特徴とする、請求項４記載
   の樹脂の熱抵抗測定方法およびそれを用いた熱抵抗測定
   装置。
7. 【請求項７】一定の条件で材質、寸法、表面のうねり・
   粗さの加工方法および精度を指定して作成された部材で
   前記樹脂をはさみ、前記部材と前記樹脂の間の界面の熱
   抵抗と、前記樹脂の熱伝導による熱抵抗の合計を、前記
   樹脂の熱抵抗として測定し管理することを特徴とする、
   請求項２記載の樹脂の熱抵抗の測定方法。
8. 【請求項８】前記樹脂の熱抵抗を資料化して保管あるい
   は公開することを特徴とする、請求項２ないし６または
   ７記載の樹脂の熱抵抗に関する資料の作成方法および保
   管方法もしくはその公開方法。
9. 【請求項９】前記樹脂を製品として製造・販売・頒布す
   るにあたり、前記樹脂の熱抵抗測定方法を用いて測定し
   た熱抵抗を製品情報の一部として用いることを特徴とす
   る、請求項２ないし６または７記載の樹脂の製造・販売
   ・頒布方法または前記方法により製造・販売・頒布され
   る樹脂。
10. 【請求項１０】前記樹脂の熱抵抗の資料を、適用する樹
    脂の選択基準の一部として用いることを特徴とする、請
    求項８記載の樹脂を適用した試作品・製品の製造方法お
    よびそれにより試作・製品化された試作品または製品。