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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/88858
標題: | 奈米碳管熱傳導值異向性量測與應用 Anisotropic Thermal Conductivity Measurement of Carbon Nano-tubes with its Applications |
作者: | 陳亭瑋 Ting-Wei Chen |
指導教授: | 廖洺漢 Ming-Han Liao |
關鍵字: | 熱傳導值,三倍頻法,奈米碳管,異向性,三維封裝,熱模擬, Thermal conductivity,Third-harmonic method,Carbon nano-tubes,Anisotropy,Three-dimensional packaging,Thermal simulation, |
出版年 : | 2023 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 隨著科技的進步,電子元件的功能越來越強大,而摩爾定律也逐漸達到物理極限,新的技術不斷被開發出來以延續摩爾定律,其中包括三維封裝技術,將原本平面的元件堆疊方式改為立體堆疊。然而隨著單位面積下的元件密度增加,三維積體電路亦面臨散熱問題,進而影響其性能和可靠性。
奈米碳管被認為是一種具有潛力的材料,可用於填充三維積體電路中的垂直通道矽通孔。與傳統金屬材料相比,奈米碳管具有優異的熱、電和機械性質,另外奈米碳管具有異向性熱傳性能,使其成為散熱應用的理想選擇之一。 本論文提出了一種基於三倍頻法的量測技術,用於測量奈米碳管薄膜在垂直和水平方向的熱傳導值。利用兩條金屬導線作為加熱器和探針,測量奈米碳管薄膜中溫度震盪造成的三倍頻電壓變化,進一步計算熱傳導值異向性,評估其在散熱應用中的效能。 此外,本論文也對量測技術、系統製作流程和熱傳導值量測的設計方案進行了全面的探究,包括確定最佳的測量參數、優化測量程序以及開發可靠的數據分析方法等,另外透過熱模擬分析奈米碳管在三維封裝結構中之應用。通過這些研究可以更準確地測量和評估奈米碳管薄膜的熱傳導性質,並為三維封裝的散熱問題提供有價值的參考依據。 總結而言,本論文對奈米碳管薄膜的熱傳導值量測方法進行了深入研究,並提供相關的測量技術、流程和設計方法,這將有助於推動三維封裝技術的發展,並為克服摩爾定律的限制提供新的可能性。 As three-dimensional packaging (3D packaging) is explored as a solution to Moore’s law limitations, thermal issues arise due to the increased density of components. Carbon nano-tubes (CNTs) is considered as an alternative to replace conventional metal as a filling material for through silicon vias (TSVs) due to its excellent thermal, electrical and mechanical properties. CNTs has anisotropic thermal properties, making it suitable for heat dissipation in three-dimensional integrated circuits (3D ICs). This work presents a method to measure both cross-plane and in-plane thermal conductivity of CNTs film, based on the third-harmonic method (3-ω method). Two metal lines are used as a heater and a probe to measure temperature fluctuation, allowing for thermal conductivity calculation. This study offers a comprehensive investigation of measurement technique, process flow, and designed scheme for the thermal conductivity extraction along different directions. Thermal simulations are being conducted to analyze the impact of thermal transfer in 3D ICs with carbon nanotube applications. These simulations open up new possibilities for overcoming the limitations of Moore’s Law. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/88858 |
DOI: | 10.6342/NTU202302880 |
全文授權: | 同意授權(限校園內公開) |
顯示於系所單位: | 機械工程學系 |
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