2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research of thermal contact resistance between conductive materials from the view point of transport phenomena
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17K14605
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
畠山 友行 富山県立大学, 工学部, 准教授 (60542363)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 接触熱抵抗 / 予測式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電子機器に部品を設置する際の接触圧力の範囲で、導体間の接触面における接触熱抵抗と接触電気抵抗の比較を行い、接触面での熱輸送現象の考察を試みた。
導体としてアルミニウム合金を用いて、接触熱抵抗と接触電気抵抗の同時計測を行った結果、接触熱抵抗の計測では、既存のデータと比較して、精度の良い計測が出来たことが確認された。接触電気抵抗の計測では、計測データに一貫性を見いだすことが難しい結果となった。原因として、接触熱抵抗と同時計測する関係上、接触面温度が高温になることから、接触面表面にできる酸化膜の影響を受けていることが考えられたが、解決には至らなかった。そのため、接触面の熱輸送現象の詳細を、接触熱抵抗と接触電気抵抗の計測結果から考察を十分に行うことが出来なかった。
そこで、実験手法の改良を重ねながら、別の観点から、接触面における熱輸送現象の検証を行い、接触熱抵抗の高精度予測手法の開発にも着手した。熱流体解析ソフト上で、接触面近傍のモデル化を行い、接触熱抵抗の実測結果とシミュレーション結果の比較により接触面における熱輸送の詳細を考察し、接触熱抵抗予測式を検討した。その結果、本研究で対象としている接触圧力よりも高い接触圧力領域での接触熱抵抗の予測に用いられる佐野川の式と同様な手法を用いることにより、本研究で対象とする圧力領域においても、接触熱抵抗を予測可能であることがわかった。ただし、本研究で対象としている接触圧力領域では、熱縮流の接触圧力依存性が大きいため、佐野川の式の熱縮流を表す項を変更する必要性があることが明らかとなった。最終的に、シミュレーション結果と実測結果を参考にしながら、Holmの縮流理論などを取り入れて熱縮流の項を変更し、さらに表面粗さによって場合分けをした予測を行うことで、接触熱抵抗を高精度に予測可能になることが示唆された。
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