CN109406567A - 散热材料热阻的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种散热材料热阻的测试装置,涉及材料测试技术领域,解决了现有技术中存在的采用稳态热流法热阻测试仪来测试散热材料的热传导率,测试方式单一的技术问题。该测试装置包括热源供应单元、温度信息采集单元和冷却单元,所述热源供应单元与所述冷却单元之间设置有功率器件且所述功率器件靠近所述冷却单元的一侧设置有散热材料层,所述热源供应单元传递给所述功率器件的热量能通过所述散热材料层传递至所述冷却单元,所述温度信息采集单元能采集所述散热材料层上靠近所述冷却单元的表面和靠近所述功率器件的表面的温度。本发明用于通过测试装置测得的数据得到散热材料的热阻。
Description
技术领域
本发明涉及材料测试技术领域,尤其是涉及一种散热材料热阻的测试装置。
背景技术
随着电子产品的日益密集化、微型化和高效率化,其耐用性能显得尤为重 要。然而电子产品普遍存在着热聚集问题,即其在使用过程中会产生大量热能, 从而直接影响了其可靠性和使用寿命。为了增强散热效果,通常使用散热材料 来实现散热,而其中热阻这项指标又是散热材料的关键参数。
目前行业中稳态热流法是美国材料测试协会制定的热导率测试标准方法 (ASTMD5470),该方法是基于测试厚度均匀试样的两平行等温界面中的理 想热传导性能。在试样两面间施加不同的温度,使得试样上下两面间形成温度 梯度,促使热流量全部垂直穿过试样并且没有侧面的热扩散。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题:
目前,一般都采用稳态热流法热阻测试仪来测试散热材料的热传导率,测 试方式比较单一。
发明内容
本发明的目的在于提供散热材料热阻的测试装置,以解决现有技术中 存在的采用稳态热流法热阻测试仪来测试散热材料的热传导率,测试方式单一 的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技 术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的散热材料热阻的测试装置,包括热源供应单元、温度信息采 集单元和冷却单元,所述热源供应单元与所述冷却单元之间设置有功率器件且 所述功率器件靠近所述冷却单元的一侧设置有散热材料层,所述热源供应单元 传递给所述功率器件的热量能通过所述散热材料层传递至所述冷却单元,所述 温度信息采集单元能采集所述散热材料层上靠近所述冷却单元的表面和靠近所 述功率器件的表面的温度。
优选地,所述热源供应单元包括热源供应器,所述热源供应器上凸出设有 热平台,所述热平台与所述功率器件相抵接。
优选地,所述热源供应器上设置有温度调节按钮和数显模块,所述数显模 块能显示所述温度调节按钮调节的所述热源供应器的温度。
优选地,所述温度信息采集单元包括热电偶和温度采集仪,所述散热材料 层上靠近所述冷却单元和靠近所述功率器件的表面上均设置有所述热电偶且所 述热电偶与所述温度采集仪相连接。
优选地,所述功率器件和所述冷却单元上均设置有热电偶安装孔,所述热 电偶安装孔内设置有所述热电偶,且所述热电偶与所述散热材料层相抵接。
优选地,所述测试装置还包括密封罩,所述密封罩具有测试腔,所述热源 供应单元、所述温度信息采集单元、所述功率器件和所述冷却单元均位于所述 测试腔内。
优选地,所述散热材料层的中心距离所述密封罩的侧壁的距离不小于 300mm,所述散热材料层的中心距离所述密封罩顶部的距离不小于300mm。
优选地,所述测试装置还包括试验台,所述密封罩为凹槽结构且所述试验 台与所述凹槽结构的开口相抵接以密封所述测试腔。
优选地,所述密封罩为透明材质制成。
优选地,所述测试装置还包括热传递支架,所述热传递支架设置于所述热 平台的两侧且与所述热源供应器相连接,所述热传递支架上存在与功率器件相 抵接的表面且能将所述热源供应器产生的热量传递至所述功率器件。
优选地,所述冷却单元、所述散热材料层、所述功率电器和所述热传递支 架通过连接件形成可拆卸连接。
优选地,所述热传递支架呈“T”型或“L”型。
优选地,所述热传递支架包括与热源供应器连接的竖直连接部和与功率器 件连接的水平连接部,所述竖直连接部与所述水平连接部固定连接。
优选地,所述热传递支架为陶瓷材质制成。
优选地,所述测试装置还包括数据存储模块,所述数据存储模块与所述温 度信息采集单元相连接。
优选地,所述冷却单元为翅式散热器。
优选地,所述功率器件为铜片。
本发明提供的散热材料热阻的测试装置,包括热源供应单元、温度信息采 集单元和冷却单元,热源供应单元与冷却单元之间设置有功率器件且功率器件 靠近冷却单元的一侧设置有散热材料层,热源供应单元传递给功率器件的热量 能通过散热材料层传递至冷却单元,温度信息采集单元能采集散热材料层上靠 近冷却单元的表面和靠近功率器件的表面的温度,然后可以根据热阻的计算公 式求得散热材料热阻的数据,此外,该测试装置结构简易,操作起来也比较简 单,同时能通过更换不同的散热材料来评估散热材料的热阻差异性能,使用方 便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付 出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的测试装置(无密封罩)的整体结构示意图;
图2是本发明实施例提供的测试装置(有密封罩)的整体结构示意图。
附图标记:1、热源供应器;110、热平台;2、温度调节按钮;3、数显模 块;4、密封罩;5、测试腔;6、功率器件;7、试验台;8、热传递支架;81、 竖直连接部;82、水平连接部;9、连接件;10、冷却单元;11、散热材料层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方 案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不 是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
参见图1至图2,本发明提供了一种散热材料热阻的测试装置,包括热源 供应单元、温度信息采集单元和冷却单元10,热源供应单元与冷却单元10之 间设置有功率器件6且功率器件6上靠近冷却单元10的一侧设置有散热材料层 11,热源供应单元传递给功率器件6的热量能通过散热材料层11传递至冷却单 元10,温度信息采集单元能采集散热材料层11上靠近冷却单元10的表面的温 度和靠近功率器件6的表面的温度,其中,温度信息采集单元包括热电偶和温 度采集仪,散热材料层11上靠近冷却单元10和靠近功率器件6的表面上均设 置有热电偶且热电偶与温度采集仪相连接,温度采集仪进行跟踪温度的变化, 并能记录散热材料层11上靠近冷却单元10和靠近功率器件6的表面的温度(温 度精度在0.1℃),然后可以根据以下热阻的计算公式求得散热材料热阻的数据:
其中:R—热阻;A—试样面积;Q—热流量;Th—散热材料层11上靠近功 率器件6的表面的温度;T1—散热材料层11上靠近冷却单元10的表面的温度;
该测试装置结构简易,操作起来也比较简单,同时能通过更换不同的散热 材料来评估散热材料的热阻差异性能,使用方便。
作为本发明实施例可选地实施方式,热源供应单元包括热源供应器1,热 源供应器1上凸出设有热平台110,热平台110与功率器件6相抵接,热平台 110材质要求散热快,将热量传递上去,一般选择金属材料,在这里优选的, 热平台110选用铝材质。
作为本发明实施例可选地实施方式,热源供应器1上设置有温度调节按钮 2和数显模块3,温度调节按钮2用来调节热源的温度,数显模块3能显示温度 调节按钮2调节的热源供应器1的温度,使得该测试装置能比较散热材料在不 同的温度段的热阻的差异性。
作为本发明实施例可选地实施方式,功率器件6和冷却单元10上均设置有 热电偶安装孔,热电偶安装孔内设置有热电偶,且热电偶与散热材料层11相抵 接,散热材料层11一般选用非金属散热材料。
作为本发明实施例可选地实施方式,测试装置还包括热传递支架8,热传 递支架8设置于热平台110的两侧且与热源供应器1相连接,热传递支架8上 存在与功率器件6相抵接的表面且能将热源供应器1产生的热量传递至功率器 件6,具体的,热传递支架8呈“T”型或“L”型,其中,热传递支架8包括 与热源供应器1连接的竖直连接部81和与功率器件6连接的水平连接部82, 竖直连接部81与水平连接部82固定连接。冷却单元10、散热材料层11、功率 电器和热传递支架8通过连接件9(连接件9为螺钉)形成可拆卸连接,使得 测试装置的整体结构更加稳定。另外,热传递支架8选用陶瓷材质制成,陶瓷 的保温性能好,用于接收稳定的温度,热平台110也可以采用陶瓷材质,但是 考虑热平台110上设置有铜片、散热材料和翅式散热器,与铜片接触面积大且 主要用于承重,结合陶瓷的特性易开裂,建议热平台110采用铝材质。
作为本发明实施例可选地实施方式,测试装置还包括密封罩4,密封罩4 具有测试腔5,热源供应单元、温度信息采集单元、功率器件6和冷却单元10 均位于测试腔5内,散热材料层11的中心距离密封罩4的侧壁的距离不小于 300mm,散热材料层11的中心距离密封罩4顶部的距离不小于300mm,密封 罩4为透明材质制成,一般采用透明玻璃罩,水平放置,用以保持测试环境的 密闭、保持测试环境的温度和湿度的相对稳定;此外,为了便于测试,测试装 置还包括试验台7,密封罩4为凹槽结构且试验台7与凹槽结构的开口相抵接 以密封测试腔5,热源供应单元、功率器件6、散热材料和冷却单元10自下而 上放置且均水平放置在试验台7上,冷却单元10可选用为翅式散热器(铝合金 材质),功率器件6一般为铜表面,为了便于模拟实际应用,该测试装置中的 功率器件6可选用铜片来替代,测试过程中,保持翅式散热器、铜片、散热材 料层11平行放置且尽量使得铜片贴合在热平台110上,其中热电偶布置于散热 材料层11的上表面(散热材料层11上靠近冷却单元10的表面)和下表面(散 热材料层11上靠近功率器件6的表面),热源稳定后,通过热电偶用于采集散 热材料层11上表面和下表面的温度并通过温度采集仪监控散热材料层11的温 度的数据稳定性。本发明提供的测试装置,当测量不同散热材料热阻的差异性 时,需要将连接件9(螺钉)卸下,更换散热材料层11,该测试装置的其它部 位进行适当清洁即可,如需比较散热材料在不同温度段的热阻的差异性,采用 温度调节按钮2调节热源供应器1的温度便可。
作为本发明实施例可选地实施方式,测试装置还包括数据存储模块,数据 存储模块与温度信息采集单元相连接,用于储存测试时的数据记录;数据存储 模块连接电脑,便于导出时间和温度。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化 或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权 利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种散热材料热阻的测试装置,其特征在于,包括热源供应单元、温度信息采集单元和冷却单元(10),所述热源供应单元与所述冷却单元(10)之间设置有功率器件(6)且所述功率器件(6)靠近所述冷却单元(10)的一侧设置有散热材料层(11),所述热源供应单元传递给所述功率器件(6)的热量能通过所述散热材料层(11)传递至所述冷却单元(10)且所述温度信息采集单元能采集所述散热材料层(11)上靠近所述冷却单元(10)的表面和靠近所述功率器件(6)的表面的温度。
2.根据权利要求1所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述热源供应单元包括热源供应器(1),所述热源供应器(1)上凸出设有热平台(110),所述热平台(110)与所述功率器件(6)相抵接。
3.根据权利要求2所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述热源供应器(1)上设置有温度调节按钮(2)和数显模块(3),所述数显模块(3)能显示所述温度调节按钮(2)调节的所述热源供应器(1)的温度。
4.根据权利要求1所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述温度信息采集单元包括热电偶和温度采集仪,所述散热材料层(11)上靠近所述冷却单元(10)和靠近所述功率器件(6)的表面上均设置有所述热电偶且所述热电偶与所述温度采集仪相连接。
5.根据权利要求4所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述功率器件(6)和所述冷却单元(10)上均设置有热电偶安装孔,所述热电偶安装孔内设置有所述热电偶,且所述热电偶与所述散热材料层(11)相抵接。
6.根据权利要求1所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述测试装置还包括密封罩(4),所述密封罩(4)具有测试腔(5),所述热源供应单元、所述温度信息采集单元、所述功率器件(6)和所述冷却单元(10)均位于所述测试腔(5)内。
7.根据权利要求6所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述散热材料层(11)的中心距离所述密封罩(4)侧壁的距离不小于300mm,所述散热材料层(11)的中心距离所述密封罩(4)顶部的距离不小于300mm。
8.根据权利要求6所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述测试装置还包括试验台(7),所述密封罩(4)为凹槽结构且所述试验台(7)与所述凹槽结构的开口相抵接以密封所述测试腔(5)。
9.根据权利要求6所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述密封罩(4)为透明材质制成。
10.根据权利要求2所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述测试装置还包括热传递支架(8),所述热传递支架(8)设置于所述热平台(110)的两侧且与所述热源供应器(1)相连接,所述热传递支架(8)上存在与功率器件(6)相抵接的表面且能将所述热源供应器(1)产生的热量传递至所述功率器件(6)。
11.根据权利要求10所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述冷却单元(10)、所述散热材料层(11)、所述功率电器和所述热传递支架(8)通过连接件(9)形成可拆卸连接。
12.根据权利要求10所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述热传递支架(8)呈“T”型或“L”型。
13.根据权利要求10所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述热传递支架(8)包括与热源供应器(1)连接的竖直连接部(81)和与功率器件(6)连接的水平连接部(82),所述竖直连接部(81)与所述水平连接部(82)固定连接。
14.根据权利要求10所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述热传递支架(8)为陶瓷材质制成。
15.根据权利要求1所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述测试装置还包括数据存储模块,所述数据存储模块与所述温度信息采集单元相连接。
16.根据权利要求1~15任一项所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述冷却单元(10)为翅式散热器。
17.根据权利要求1~15任一项所述的散热材料热阻的测试装置,其特征在于,所述功率器件(6)为铜片。
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