熱伝導率測定の種類とメカニズム、用途別の選択法と使い方

第1部 熱伝導率測定の基礎と各種固体材料の熱伝導率測定

(2021年8月18日 10:00〜11:10)

　熱伝導率測定の基礎について解説するとともに、各種の熱伝導率測定方法の概要と、種々の材料をどのような熱伝導率測定法で測定すれば良いかについて解説します。

1. 概要
   1. 熱伝導率測定の必要性
   2. 熱伝導率とその仲間
   3. 熱伝導率に類似した物性
2. 熱伝導率測定方法
   1. 熱伝導率測定法の分類
   2. 定常法
   3. 非定常法 (バルク)
   4. 非定常法 (微小領域測定)
   5. 熱伝導率の関連規格
3. 各種材料の熱伝導率測定
   1. 各種材料の熱伝導率範囲と熱伝導機構
   2. 断熱材料
   3. 熱伝導材料
   4. 先端材料 (薄膜、微小領域)
• 質疑応答

第2部 定常法による試験片の厚さ方向および面内方向の熱伝導率測定法

(2021年8月18日 11:20〜12:50)

　本セミナーでは接触熱抵抗低減材料 (TIM) としてシリコーンラバーを例として試験片の熱伝導率および試験片と伝熱面間の界面熱抵抗の測定法について、また導電性接着剤を例として“カートリッジ方式一方向熱流定常比較法”について、また試験片の熱伝導率の温度変化を短時間で測定できる準定常法について解説する。さらに金属板やプリント基板の面内方向熱伝導率が測定可能な直線フィン温度分布フィッティング法について解説する。

1. 試験片の厚さ方向熱伝導率測定法
   1. 接触熱抵抗低減材料 (TIM) (一方向熱流比較法)
      1. 接触熱抵抗の原因
      2. 従来の測定方法
      3. 熱伝導率測定装置と熱伝導率の算出式
      4. シリコーンゴムシートの仕様
      5. シリコーンゴムシートの接触熱コンダクタンス実測値
      6. シリコーンゴムシートの界面熱抵抗実測値
      7. まとめ
   2. 導電性接着材 (カートリッジ方式一方向熱流比較法)
      1. 導電性接着剤と用途
      2. 従来の測定方法
      3. 熱伝導率測定装置と熱伝導率の算出式
      4. 熱伝導率測定範囲
      5. 測定不確かさの実験検証
      6. 導電性接着剤の厚さによる熱抵抗変化
      7. 導電性接着剤の有効熱伝導率
      8. まとめ
   3. 準定常法による測定例 (カートリッジ方式一方向熱流比較法)
      1. 準定常法の測定原理
      2. 測定装置概要
      3. 測定結果
      4. 熱伝導率の温度変化
      5. 熱流を遮断した場合
      6. まとめ
2. 試験片の面内方向熱伝導率測定法
   1. 金属薄板
      1. 直線フィン温度分布フィッティング法による熱伝導率測定原理
      2. 本測定法の特長
      3. 試験片仕様
      4. 熱伝導率測定値と物性値の比較
      5. フィン効率に対する測定誤差
   2. 多層プリント基板
      1. プリント基板面内方向熱伝導率測定装置
      2. 赤外線カメラによる画像例
      3. 試験片一覧
      4. 多層基板層数による熱伝導率の変化
      5. プリント基板と基材の密度比に対する熱伝導率の変化
      6. 多層プリント基板の熱伝導率予測モデル
      7. 多層プリント基板熱伝導率の予測値と実測値との比較
      8. まとめ
• 質疑応答

第3部 熱流センサーの基礎と応用およびフラッシュ法を用いた熱拡散率測定について

(2021年8月18日 13:40〜14:40)

　本講座では、近年熱流の見える化のツールとして使用されることが多くなってきた熱流センサーについて、その原理と校正技術を解説し、熱流センサーの使用時の注意点に関連する実用的な評価技術を紹介する。また、固体材料の熱拡散率測定技術として広く普及しているレーザフラッシュ法について、その原理と適用範囲、測定におけるコツについて解説する。

1. 熱流センサーの基礎と応用
   1. 熱流センサーの原理
   2. 熱流センサーの校正技術
   3. 熱流センサーの実用評価技術
2. フラッシュ法を用いた熱拡散率測定
   1. フラッシュ法の原理
   2. フラッシュ法で測定可能な熱拡散率の範囲
   3. フラッシュ法による熱拡散率測定のコツ
• 質疑応答

第4部 ケイ酸塩融体の熱伝導率および金属 (合金) 融体の粘度測定について

(2021年8月18日 14:50〜15:50)

　表面加熱・表面検出レーザフラッシュ法を用いてケイ酸塩融体の熱浸透率を測定し、比熱、密度のデータを用いて熱伝導率を評価してきた。また、るつぼ回転粘度計を用いて金属 (合金) 融体の粘度熱伝導率も系統的に測定してきたことについても解説する。

1. ケイ酸塩融体の熱伝導率測定
   1. ホウケイ酸塩融体の熱伝導率測定
   2. 最近注目しているケイ酸塩融体の熱伝導率測定
   3. 今後のケイ酸塩融体の熱物性測定
2. 金属 (合金) 融体の粘度測定
   1. 合金融体の粘度測定の現状
   2. 高温における合金融体の粘度測定
   3. 今後の低粘度融体の粘度測定
• 質疑応答

第5部 熱電対の基本的な使い方と測定誤差の要因について

(2021年8月18日 16:00〜17:00)

　熱電対は、多くの特長を兼ね備えた温度計測法の基準となる接触式センサである。本講演では、熱電対が本来もつ性能を十分に発揮させるために必要な基礎知識 (測定誤差の要因と精度向上への鍵) を中心として解説する。

1. 熱電対の静特性
   1. 「よい」熱電対の条件
   2. 金属素線の熱起電力
   3. 熱電対の熱起電力
   4. JIS熱電対の熱起電力
2. 種々の熱電回路と測定原理 (Moffatの図式解法)
   1. 熱電回路の基本形
   2. 熱電回路の図式解法と熱起電力の表現
   3. 均質回路の法則
   4. 中間金属の法則
   5. 熱電対素線における不均質の影響
   6. 差動型熱電対の熱電回路と測定原理 (図式解法)
   7. サーモパイル (熱電堆) の熱電回路と測定原理 (図式解法)
   8. 固体表面温度の測定と測定精度向上への基本的な対策
3. 熱電対の測定誤差要因 (熱流体計測への適用を想定して)
   1. 熱伝導誤差とその定量的評価
   2. 熱電対の動特性と応答遅れ誤差の定量的評価
   3. 熱電対の応答特性 (時定数) の解析と応答遅れの補償技術
   4. 熱電対による流体温度測定と可視化計測への展開
• 質疑応答