Thermische Leitfähigkeit von Wärmeleitpasten

In Zusammenarbeit mit dem IBM Forschungslabor in Rüschlikon wurde ein Prüfstand zur Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit von Wärmeleitpasten redesigned. Die Aufgabe bestand einerseits darin, ein neues mechanisches Setup zu erstellen, welches eine hohe Reproduzierbarkeit der Messungen ermöglicht. Andererseits wurde die Ansteuerung und Automatisierung der Messung mittels LabView-Software neu erstellt, sowie für die Auswertung der Messungen ein Matlab-Skript erarbeitet.

Messprinzip

Auf einem wassergekühlten Kühlkörper (temperiert durch einen Lauda-Chiller) wird Wärmeleitpaste (TIM) aufgetragen. Presst man nun einen kombinierten Sensor-/Heizchip auf das TIM und beginnt mit einem definierten Wärmefluss zu heizen, stellt sich je nach totalem Wärmewiderstand des Aufbaus eine bestimmte Temperatur ein. Die Dicke des TIM wird durch Linearaufnehmer gemessen. Erhöht man den Anpressdruck, stellt sich eine geringere Schichtdicke des TIM ein, wodurch Messungen bei unterschiedlichen Schichtdicken möglich sind. Mittels 4-Punktmessung werden die Thermowiderstände des Sensor-/Heizchips ausgelesen.

Messaufbau

Unter Annahme, dass sich der thermische Widerstand des Aufbaus nicht verändert, kann durch Variieren der TIM-Schichtdicke der totale thermische Widerstand verändert werden. Trägt man den gemessenen totalen thermischen Widerstand für verschiedene TIM-Schichtdicke auf, kann aus der Steigung der Geraden direkt auf die thermische Leitfähigkeit λ des TIM geschlossen werden.

Projekpartner

• IBM Zurich Research Laboratory