Trident™ 熱傳導儀應用：壓縮狀態下的熱介面材料

2026/03/13

這項研究使用瞬態平面熱源法（TPS, Transient plane source），量測了矽膠與非矽膠熱介面材料（TIM, Thermal Interface Materials）在受到不同壓力下的導熱係數變化。

前言

熱介面材料通常應用於電子元件之間填補空氣間隙，以提高熱傳遞率並確保廢熱能從關鍵組件中散發出去。TIM的熱導率被材料的類型、組成、填料分布以及元件導熱係數、界面性質以及施加的熱負載條件等條件影響。

因此對於不同元件而言，如何在不同的TIM之間取捨（如散熱片、凝膠或導熱膏）取決於應用的具體需求及限制。

圖 1 熱介面材料正在被放到電子元件上

本研究使用Trident平台的TPS方法量測矽膠與非矽膠TIM在不同壓縮率下的熱導率，步驟如下：

在室溫下將TPS感測器置於兩片散熱片之間，並使用壓縮測試配件(Compression Test Accessory, CTA)施加穩定的壓力，以散熱片的壓縮率作為變量，同時量測熱導率的變化。量測進行三次並取平均值。

1.矽膠 TIM(Silicone TIM)

0%壓縮率：未施加壓縮負載時，導熱係數為 8.59 W/mK。

20%壓縮率：導熱係數增加至 9.34 W/mK（增幅約 8.7%）。

45%壓縮率：導熱係數增加至 9.93 W/mK（較前一階段增加 6.3%）。

2.非矽膠TIM(Non-Silicone TIM)

0% 至 20% 壓縮率：導熱係數增加了16.4%。

45% 變形：隨後增幅達 23.2%。

雖然非矽膠TIM的整體塊體導熱係數較低，但在承受不同壓縮負載時，其導熱係數增加的百分比顯著高於矽膠材料。

圖 2 在不同壓縮率下矽膠(左)與非矽膠(右)TIM的熱導率

在真實的應用場景中，散熱片通常會被螺絲鎖在發熱元件上，而有一定的壓縮率。在本量測中可以看到非矽膠TIM的熱導率不如矽膠TIM，但是隨著壓縮率從0上升到45%，非矽膠TIM的熱導率增長了39.6%，而矽膠TIM僅上升了15%。從增長率的不同可以推測兩者在受壓時內部發生的改變並不相同。

非矽膠TIM在現今電子元件變得越來越精密的趨勢下，也因不含矽油而逐漸受到矚目。而非矽膠TIM的熱導率在受到壓縮而有更多增幅，無疑在各項應用有著巨大的潛力。C-Therm的Trident平台搭配TPS及CTA附件可以快速的量測到不同壓縮率下熱導率的變化。

C-Therm的TRIDENT平台能夠讓用戶在兼顧精準度、速度與靈活性的情況下，充分發揮了瞬態測試方法的優勢。無論是測量粉末樣品、液體還是高熱傳導率材料，Trident平台都能提供卓越的測量性能與使用便捷性。

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