CN104597077A - 热传导性能测试装置及加压治具 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种热传导性能测试装置，包含一基座、一线性致动器、一压力感应器、一压力传递板、一施压板、多个压缩弹簧与一加热头。基座具有一用以承载散热模块的承载部；线性致动器设置于基座上方，线性致动器具有一输出杆，输出杆用以沿着一直线朝向承载部输出施压力；压力感应器连接于输出杆；压力传递板具有一顶面及一底面，压力感应器用以接触顶面，且底面设置一球面结构；施压板具有一上表面及一下表面，球面结构用以接触上表面以对施压板传递施压力；压缩弹簧设置于压力传递板及施压板之间；加热头，设置于施压板之下表面，用以对散热模块的热源接触面施加施压力并加热。本发明有效解决测量热阻系数过程中，因施压力偏斜而造成误差的问题。

Description

热传导性能测试装置及加压治具

技术领域

本发明有关于散热模块的热阻系数的测量，特别是关于一种热传导性能测试装置及加压治具。

背景技术

散热模块的热阻系数，影响了散热模块的真实表现。因此对于散热模块的热阻系数进行测量，为散热模块的研发、测试过程中的重要作业阶段。

现有公知技术领域中，对于热阻系数的测量方式大致上为下列基本机制。以一加热头于一垂直方向接触散热模块的热源接触面，并以加热头对热源接触面施加一预定压力。接着，以预定加热功率及预定热量，对散热模块进行加热。于加热完成后，测量散热模块沿着垂直方向的温度差，从而换算出散热模块于垂直方向的热阻系数。

前述测试机制主要面临的问题有二。

其一、加热头对于散热模块的热源接触面施加的压力经常有偏斜状态，且偏斜状态发生时也不易发现；一旦有偏斜状态发生，就会导致施压力不均，而致使加热头无法确实平贴于散热模块的热源接触面。此种无法平贴于散热模块的热源接触面的情形，将致使所量取的热阻系数上升而失真。

其二，加热头的施压力来自一线性致动器。常用的线性致动器为气压缸。气压缸有压力不稳定而导致输出的施压力不稳定的问题；在输出的施压力不足时，所量取的热阻系数同样会上升而失真，致使测量者必须等待气压缸的压力回升后重新测试，致使测试效率不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热传导性能测试装置及加压治具，可解决施压力偏斜或不稳定所造成的问题。

为了达到上述的目的，本发明提供一种热传导性能测试装置，用以测试一散热模块的热传导性能，包含：

一基座，其具有一承载部，该承载部承载有该散热模块，且该散热模块的一热源接触面朝上；

一线性致动器，其设置于该基座上方，用以产生一施压力，且该线性致动器具有一输出杆，该输出杆用以沿着一直线朝向该承载部输出该施压力；

一压力感应器，其连接于该输出杆，用以侦测该施压力的大小；

一压力传递板，其具有一顶面及一底面，该压力感应器用以接触该顶面，且该底面设置一球面结构；

一施压板，其与该压力传递板互相平行设置，该施压板具有一上表面及一下表面，且该球面结构用以接触该上表面以对该施压板传递该施压力；

多个压缩弹簧，其设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；以及

一加热头，其设置于该施压板的下表面，用以对该散热模块的热源接触面施加该施压力并加热。

通过在压力传递板、施压板及压缩弹簧的组合，可以平衡压力传递板对施压板施加的施压力，使得压力传递板对施压板的施压可以平均分散且垂直地朝向施加于散热模块的热源接触面。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中所述热传导性能测试装置更包含一支柱，其固定于该基座上，且该线性致动器固定于该支柱上。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中该支柱更包含一导引件，该导引件具有一导引孔，该线性致动器的输出杆穿过该导引孔。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中该线性致动器为油压缸、气压缸、线性马达或曲柄滑块机构。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中该压力传递板具有一定位槽，其位于该顶面，于该压力感应器接触该顶面时，该压力感应器位于该定位槽。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中所述热传导性能测试装置更包含多个导引杆，其穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该压缩弹簧分别套于各该导引杆。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中所述热传导性能测试装置更包含：

一控制器，其电性连接于该线性致动器及该加热头，该控制器用以控制该线性致动器输出该施压力，并且控制以一预定功率输出一预定热量；

一组温度感应器，其用以侦测该散热模块于垂直方向的温度差；以及

一运算模块，其用以接收该温度差，并依据该散热模块的几何尺寸计算出该散热模块的热阻系数。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中该运算模块接收该压力感应器测量的施压力数值，并于该施压力数值大于一门坎值时计算该散热模块的热阻系数。

作为上述一种热传导性能测试装置的优选方案，其中该运算模块接收该压力感应器测量的施压力数值；该运算模块于该施压力数值大于一门坎值时计算该散热模块的热阻系数并记录，并且该运算模块于该施压力小于该门坎值时，计算出该散热模块的热阻系数，并以一修正公式修正该热阻系数后进行记录。

为了达到上述的目的，本发明还提供一种加压治具，包含：

一压力传递板，其具有一顶面及一底面，该底面设置一球面结构；

一施压板，其与该压力传递板互相平行设置，该施压板具有一上表面及一下表面，且该球面结构用以接触该上表面以对该施压板传递该施压力；

多个压缩弹簧，其设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；以及

一加热头，其设置于该施压板的下表面。

作为上述一种加压治具的优选方案，其中所述加压治具更包含多个导引杆，其穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该压缩弹簧分别套于各该导引杆。

作为上述一种加压治具的优选方案，其中所述加压治具更包含一压力感应器，其用以接触该顶面，以侦测该施压力的大小。

作为上述一种加压治具的优选方案，其中该压力传递板具有一定位槽，其位于该顶面，于该压力感应器接触该顶面时，该压力感应器位于该定位槽。

本发明提供的加压治具以及应用加压治具的热传导性能测试装置，有效解决测量热阻系数过程中，因施压力偏斜而造成误差的问题。同时，本发明又提出了修正公式，借以解决线性致动器输出的施压力不稳定，而致使所取得热阻系数失真而必须重复测量的问题，有效地提升了测量热阻系数的精密度。

附图说明

图1为是本发明实施例的立体图；

图2是本发明实施例中，部分组件的分解立体图之一；

图3是本发明实施例中，部分组件的分解立体图之二；

图4是本发明实施例中，部分组件的分解立体图之三；

图5为是本发明实施例中，热传导性能测试装置、控制器、温度感应器与运算模块的电路示意图；

图6是本发明实施例中，热传导性能测试装置的主视图之一，揭示加热器对散热模块施压；

图7是本发明实施例中，热传导性能测试装置的主视图之二，揭示加热器对散热模块施压；

图8是本发明实施例中，热阻系数、施压力与门坎值的曲线图。

主要部件名称：

100-热传导性能测试装置；110-基座；112-承载部；120-支柱；122-导引件；124-导引孔；130-线性致动器；132-输出杆；140-压力感应器；150-压力传递板；152-顶面；154-底面；156-定位槽；158-球面结构；160-施压板；162-上表面；164-下表面；170-加热头；180-压缩弹簧；182-导引杆；

210-控制器；220-温度感应器；230-运算模块；

900-散热模块；910-热源接触面。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，将配合附图说明如下，然而附图仅作为说明之用，并非用于限制本发明。

请参阅图1所示，为本发明实施例所揭示的一种热传导性能测试装置100，用以测试一散热模块900的热传导性能。热传导性能测试装置100包含一基座110、一线性致动器130、一压力感应器140以及一加压治具。

如图1至图4所示，基座110具有一承载部112。承载部112用以承载散热模块900。承载部112可以是基座110表面的全部区域，也可以是配合散热模块900几何尺寸的下凹区域，或是由多个夹治具围绕而成的区域。而散热模块900具有一热源接触面910，且承载部112承载散热模块900时，热源接触面910朝上。

如图1至图4所示，线性致动器130设置于基座110上方，用以沿着一直线输出一施压力。于本发明中，线性致动器130以气压缸为例示，但线性致动器130的具体实施并不以气压缸为限，线性致动器130也可以是气压缸、线性马达或曲柄滑块机构。如图所示，线性致动器130具有一输出杆132，输出杆132可以相对于线性致动器130的本体伸缩位移，而沿着一直线朝向基座110的承载部112，输出线性致动器130产生的施压力。

此外，为了确保输出杆132沿一直线伸缩位移，并且避免输出杆132于施压过程中发生后挫屈（Buckling），本发明实施例的热传导性能测试装置100更包含一支柱120，固定于基座110上，且线性致动器130固定于支柱120上；支柱120包含一导引件122，导引件122具有一导引孔124，线性致动器130的输出杆132穿过导引孔124。通过导引件122的支撑，可以确保输出杆132沿一直线伸缩位移，并防止后挫屈。

如图1至图4所示，压力感应器140连接于输出杆132，用以侦测施压力的大小。压力传递板150具有一顶面152及一底面154。压力感应器140用以接触顶面152，且底面154设置一球面结构158。为了避免于施压过程中，压力感应器140接触位置偏斜而影响所读取的数据，压力传递板150具有一定位槽156，位于顶面152。于压力感应器140接触顶面152时，压力感应器140位于定位槽156，使得压力感应器140不会在顶面152偏斜滑移。

如图1至图4所示，施压板160与压力传递板150互相平行设置。施压板160具有一上表面162及一下表面164。于压力传递板150向下移动施压时，球面结构158接触上表面162以对施压板160传递施压力。

如图1至图4所示，前述球面结构158以点接触上表面162，因此压力传递板150对施压板160的施压，将因为施压点与施压板160形心的位置偏差，而产生施压力偏斜的效应。本发明的压缩弹簧180，设置于压力传递板150及施压板160之间。此外，热传导性能测试装置100更包含多个导引杆182，穿过压力传递板150而固定于施压板160的上表面162，且压缩弹簧180分别套于各导引杆182。在压缩弹簧180受压缩之后，可以平衡压力传递板150对施压板160施加的施压力，且导引杆182可以确保施压力的方向都是向下，因此使得压力传递板150对施压板160的施压可以平均分散且垂直地朝向承载部112。

如图1至图4所示，加热头170设置于施压板160的下表面164，用以对散热模块900的热源接触面910施加施压力并加热。

通过加热头170对散热模块900的热源接触面910施加施压力并加热，取得散热模块900于垂直方向的温度差之后，即可换算出散热模块900的热阻系数。

参阅图5所示，本发明更包含一控制器210、一组温度感应器220及一运算模块230。

如图5、图6与图7所示，控制器210电性连接于线性致动器130及加热头170。控制器210控制线性致动器130输出施压力，使得输出杆132向下位移，推动压力感应器140接触压力传递板的顶面152，并进一步推动压力传递板向下移动。接着，球面结构158会接触施压板的上表面162，同时使得压缩弹簧180被压缩而平均分配施压力于施压板。最后，施压板会带动加热头170接触散热模块900的热源接触面910，对散热模块900的热源接触面910进行施压。

接着，控制器210会控制加热头170，以一预定功率输出一预定热量。温度感应器220电性连接于运算单元。温度感应器220的数量通常为两个，沿着垂直方向设置于散热模块900的两端（顶面152及底面154），而侦测散热模块900于垂直方向的温度差，并传送到运算模块230。

运算模块230于接收温度差，将依据散热模块900的几何尺寸计算出散热模块900的热阻系数。

如图8所示，前述运算模块230取得的热阻系数，会与加热头170对散热模块900的热源接触面910的施压力相关。当施压力数值大于一门坎值时，所计算出的热阻系数会趋向一稳定值，若施压力数值小于门坎值，则热阻系数会随着施压力数值的下降而快速提升，而导致所量取的热阻系数失真，而必须重复测量。而线性致动器130输出的施压力，特别是气压缸的输出，往往有不稳定而无法实时在预定时间内维持施压力数值大于前述的门坎值。

解决上述问题的方式，由运算模块230随时接收压力感应器140测量的施压力数值，并且在施压力数值大于一门坎值时计算散热模块900的热阻系数。

另一种方式，则是预先测量多组热阻系数与施压力数据的关系，制作出一修正公式。所述修正公式主要形式为多项式函数，针对施压力数值小于门坎值时所量取的热阻系数与施压力数值的关系，换算出施压力数值大于门坎值对应的热阻系数。

有了上述的修正公式后，测量步骤修改为，运算模块230接收压力感应器140测量的施压力数值；运算模块230于施压力数值大于一门坎值时计算散热模块900的热阻系数并记录，并且运算模块230于施压力小于门坎值时，计算出散热模块900的热阻系数，并以修正公式修正热阻系数后进行记录。因此，只要有热阻系数及施压力数值，代入前述修正公式，就可以换算出施压力数值大于门坎值对应的热阻系数，而不需要重复测量或是等待线性致动器130输出足够的施压力。

本发明提供的加压治具以及应用加压治具的热传导性能测试装置100，有效解决测量热阻系数过程中，因施压力偏斜而造成误差的问题。同时，本发明又提出了修正公式，以解决线性致动器130输出的施压力不稳定，而致使所取得热阻系数失真而必须重复测量的问题，有效地提升了测量热阻系数的精密度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的专利保护范围，其它运用本发明专利精神所作的等效变化等，均应同理属于本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种热传导性能测试装置，用以测试一散热模块的热传导性能，其特征在于，包含：

一基座，其具有一承载部，该承载部承载有该散热模块，且该散热模块的一热源接触面朝上；

一线性致动器，其设置于该基座上方，用以产生一施压力，且该线性致动器具有一输出杆，该输出杆用以沿着一直线朝向该承载部输出该施压力；

一压力感应器，其连接于该输出杆，用以侦测该施压力的大小；

一压力传递板，其具有一顶面及一底面，该压力感应器用以接触该顶面，且该底面设置一球面结构；

一施压板，其与该压力传递板互相平行设置，该施压板具有一上表面及一下表面，且该球面结构用以接触该上表面以对该施压板传递该施压力；

多个压缩弹簧，其设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；以及

一加热头，其设置于该施压板的下表面，用以对该散热模块的热源接触面施加该施压力并加热。

2.如权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含一支柱，其固定于该基座上，且该线性致动器固定于该支柱上。

3.如权利要求2所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该支柱更包含一导引件，该导引件具有一导引孔，该线性致动器的输出杆穿过该导引孔。

4.如权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该线性致动器为油压缸、气压缸、线性马达或曲柄滑块机构。

5.如权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该压力传递板具有一定位槽，其位于该顶面，于该压力感应器接触该顶面时，该压力感应器位于该定位槽。

6.如权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含多个导引杆，其穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该压缩弹簧分别套于各该导引杆。

7.如权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含：

一控制器，其电性连接于该线性致动器及该加热头，该控制器用以控制该线性致动器输出该施压力，并且控制以一预定功率输出一预定热量；

一组温度感应器，其用以侦测该散热模块于垂直方向的温度差；以及

一运算模块，其用以接收该温度差，并依据该散热模块的几何尺寸计算出该散热模块的热阻系数。

8.如权利要求7所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该运算模块接收该压力感应器测量的施压力数值，并于该施压力数值大于一门坎值时计算该散热模块的热阻系数。

9.如权利要求7所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该运算模块接收该压力感应器测量的施压力数值；该运算模块于该施压力数值大于一门坎值时计算该散热模块的热阻系数并记录，并且该运算模块于该施压力小于该门坎值时，计算出该散热模块的热阻系数，并以一修正公式修正该热阻系数后进行记录。

10.一种加压治具，其特征在于，包含：

一压力传递板，其具有一顶面及一底面，该底面设置一球面结构；

一施压板，其与该压力传递板互相平行设置，该施压板具有一上表面及一下表面，且该球面结构用以接触该上表面以对该施压板传递该施压力；

多个压缩弹簧，其设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；以及

一加热头，其设置于该施压板的下表面。

11.如权利要求10所述的加压治具，其特征在于，更包含多个导引杆，其穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该压缩弹簧分别套于各该导引杆。

12.如权利要求10所述的加压治具，其特征在于，更包含一压力感应器，其用以接触该顶面，以侦测该施压力的大小。

13.如权利要求12所述的加压治具，其特征在于，该压力传递板具有一定位槽，其位于该顶面，于该压力感应器接触该顶面时，该压力感应器位于该定位槽。