界面接触の評価および残留気泡と熱輸送との相関の解明 元祐　昌廣

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元祐　昌廣（ 東京理科大学 ） 　メンバーページ

研究目的

• 固体間接合部に存在する残留気泡の生成ダイナミクスを可視化計測し、残留気泡の生成とTIMの物理化学的条件や加圧状態との関連性を明らかにする。
• 界面修飾基板に熱入力を与えたTIM内部の温度分布を計測し，残留気泡存在下での伝熱状態を明らかにし、理想界面と現実界面の差異を実験的アプローチにより解析する。
• 計算・分子修飾グループと連携して、界面修飾による低熱抵抗界面の実証化に向けた設計指針を得る。

単視野3次元流動測定システム：異方性結像を利用した顕微撮影により、間隙内の液体TIMの移動を高空間分解能で3次元測定する。

蛍光異方性を用いたマイクロ間隙における奥行き方向温度分布の測定例：蛍光分子の偏光解消を利用して温度計測を行う。

全体計画の中での意義

• 固体表面の分子修飾・コーティング処理を施した場合の、TIMと固体表面との親和性（濡れ性）の局所分布や残留気泡に関する情報は分子シミュレーションでは得ることが難しく、実験的に計測して明らかにし、実用を見据えた分子界面デザインへとフィードバックする。
• サブ〜数十μm程度の間隙内のTIMの挙動及び残留気泡分布は、実際の有効伝熱面積を推定する際に必要となり、各種材料特性と総括熱抵抗を結びつける上で不可欠である。

研究計画と方法

• 固体表面の物理化学性質と接合時におけるTIMおよび残留気泡のダイナミクスを計測し、TIM内温度分布を定量化する。
• (1年目) 分子修飾基板に別の各種固体基板を押し付け、TIMが固体間の隙間を浸透する様子の可視化計測
• (2年目) 固体間隙の残留気泡生成過程の計測、固体表面とTIMの親和性と残留気泡の関連性の解析
• (3年目)分子修飾や各種固体基板を用いた際のTIM内温度分布の計測

• (4年目以降)濡れ・残留気泡の観点から固体表面の分子コーティングによる有効接触面積を明らかにし、熱抵抗を定量化

目標

• (3年間) 固体表面の粗さや修飾状態、加圧に依存した気泡残留の知見を得る。
• (5.5年間) 分子コーティング固体の接合時における現実界面でのTIM流動ダイナミクスと有効接触面積の関係を明らかにし、新たな固体表面・TIM材料の設計指針の確立する。