Development of Thermal Contact Resistance Prediction Formula Considering Details of Heat Transport Phenomena in Solid-Solid Contact Surface

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本研究は、電子機器の高精度な温度予測のボトルネックになっている接触熱抵抗の予測式の開発と、予測式の開発のために必要な固体間接触面における熱輸送現象を解明するものである。具体的には、固体間接触面の単純モデル化を行い、コンピュータシミュレーション (熱伝導解析)と熱回路網法を用いて、接触面の熱輸送現象の詳細を考察し、最終的に接触熱抵抗を算出するための式を提案することを目的とする。本年度は、予測式開発のために必要な接触熱抵抗の実測値の計測と、コンピュータシミュレーションを用いて固体間接触面の単純モデル化のための単位セルモデルの大きさ及び解析条件の決定方法の検討を行った。接触熱抵抗の計測においては、計測装置の不確かさの検討を十分に行い、接触熱抵抗を十分に計測できることを確認した上で、酸化しやすい純鉄と、酸化の影響を強く受けないと考えられるアルミニウムを対象に接触熱抵抗の計測を行った。その結果、本研究で採用している計測方法で接触熱抵抗が精度良く計測できること、酸化しやすい純鉄同士の接触面における接触熱抵抗においては、酸化被膜が接触熱抵抗の大きさに影響を与える可能性があることが明らかとなった。また、コンピュータシミュレーションを用いた単位セルモデルの検討においては、接触面における真実接触部の適切な要素分割の検討を行った上で、実際の接触面の模擬する単位セルモデルを作成するためには、接触面における接触率と接触圧力の関係を高精度に特定する必要があることが明らかとなるとともに、接触熱抵抗の予測式の開発には真実接触部における熱縮流が接触圧力によって変化する影響を考慮する必要があることが明らかとなった。