專(zhuān)利名稱(chēng)：一種導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè) 試裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子設(shè)備的功能越來(lái)越多，電路板的結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，電路板設(shè) 計(jì)不斷向著高密度高集成度的方向快速發(fā)展，從而使得電路板的散熱需求愈 來(lái)愈強(qiáng)烈。因?yàn)榘l(fā)熱高的集成電路工作時(shí)溫升過(guò)高或因溫升過(guò)高而損壞均將 導(dǎo)致電子設(shè)備不能正常工作，為了避免這一問(wèn)題通常需要給發(fā)熱高的集成電 路裝配散熱器，以加強(qiáng)散熱。參照?qǐng)D1所示，元器件1安裝于線路板PCB4上，散熱器3安裝于元器件1上 方，為了保證元器件1的熱能很好的傳遞到散熱器3上，通常都要在散熱器3與 元器件1間設(shè)置合適的界面導(dǎo)熱材料2來(lái)完成這一過(guò)程的熱量傳遞?？梢?jiàn)，界面導(dǎo)熱材料2的選擇對(duì)相應(yīng)散熱效果起著主要作用，而界面導(dǎo)熱 材料2的熱阻是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員選用導(dǎo)熱材料的最直接的性能參數(shù)。為此，若能 夠測(cè)得界面導(dǎo)熱材料2的熱阻，就可以為設(shè)計(jì)人員選用合適的界面導(dǎo)熱材料2 提供最直接的數(shù)據(jù)。目前，現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試界面導(dǎo)熱材料的參數(shù)的熱阻測(cè)試裝置如圖2所示， 測(cè)試儀器通常測(cè)試導(dǎo)熱材料上下兩個(gè)界面的溫度值"Tt與TT，并通過(guò)上下兩個(gè) 界面的溫度差來(lái)得出對(duì)應(yīng)界面導(dǎo)熱材料的熱阻R:R= (T上一T下)xA/Q />《(1 )式中T上測(cè)試導(dǎo)熱材^h高溫側(cè)的溫度； TT:測(cè)試導(dǎo)熱材料低溫側(cè)的溫度； A:測(cè)試導(dǎo)熱材料的接觸界面面積； Q:熱源供給的總熱量。顯然，溫差越大，熱阻越大。這種方式雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)界面導(dǎo)熱材料的 熱阻的測(cè)量，但其還具有以下缺點(diǎn)1、 其不能在不同的壓力下測(cè)量界面導(dǎo)熱材料的熱阻，更不能在精確控制 界面壓力的條件下同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高溫、高濕、低溫等環(huán)境條件下的熱阻測(cè)試；2、 其不能在測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的模擬或加速，其中所述的 實(shí)際應(yīng)用環(huán)境包括不同界面壓力、不同散熱器界面狀況、不同發(fā)熱功率、不 同溫濕度等。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其能在精確控 制導(dǎo)熱材料的測(cè)試壓力的條件測(cè)試導(dǎo)熱材料的參數(shù)。本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，包括熱阻測(cè)試 裝置，所述的熱阻測(cè)試裝置包括發(fā)熱體、散熱片及測(cè)試儀器，導(dǎo)熱材料位于發(fā)熱體與散熱片之間；且該裝置還包括加壓^L構(gòu)，所述的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝置接觸，并通過(guò)熱阻測(cè)試裝置向設(shè)于熱阻測(cè)試裝置中的被測(cè)試的導(dǎo)熱 材料施加不同的壓力，由測(cè)試儀器測(cè)試出不同壓力下被測(cè)試的導(dǎo)熱材料的兩 側(cè)的溫度差，得到對(duì)應(yīng)的熱阻。由上述本實(shí)用新型提供的實(shí)施例可以看出，本實(shí)用新型所述的導(dǎo)熱材料 參數(shù)測(cè)試裝置的實(shí)施例，在測(cè)試導(dǎo)熱材料熱阻時(shí)，可精確控制導(dǎo)熱材料的測(cè) 試壓力，從而得出不同的測(cè)試壓力下的導(dǎo)熱材料的熱阻。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電路板散熱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)材料熱阻檢測(cè)結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖3為本實(shí)用新型所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供的所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置的實(shí)施例，具體可以在 測(cè)試導(dǎo)熱材料(如界面導(dǎo)熱材料)熱阻時(shí)，在熱阻測(cè)試裝置中增加了加壓機(jī) 構(gòu)，可精確控制導(dǎo)熱材料的測(cè)試壓力，從而得出不同的測(cè)試壓力下的導(dǎo)熱材 津+的熱阻。本實(shí)用新型實(shí)施例所述裝置的具體實(shí)施方式
如圖3所示，即所述的導(dǎo)熱材 料參數(shù)測(cè)試裝置，包括熱阻測(cè)試裝置與加壓機(jī)構(gòu)，所述的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè) 試裝置接觸，并通過(guò)所述熱阻測(cè)試裝置向設(shè)置于熱阻測(cè)試裝置中的被測(cè)試的 導(dǎo)熱材料施加不同的壓力，從而可以由所述熱阻測(cè)試裝置測(cè)試出不同壓力下 -帔測(cè)試的導(dǎo)熱材津牛的熱阻，其中，所述的熱阻測(cè)試裝置可以包括發(fā)熱體19、散熱片17及測(cè)試儀器，導(dǎo)熱材 料18位于發(fā)熱體19與散熱片17之間；在測(cè)試過(guò)程中，發(fā)熱體19相當(dāng)于實(shí)際工 作中的發(fā)熱元件(如芯片等)，散熱片17相當(dāng)于實(shí)際工作中的散熱器，發(fā)熱 體19的熱量通過(guò)導(dǎo)熱材料18傳導(dǎo)到散熱片17上，測(cè)試儀器通過(guò)測(cè)量發(fā)熱體19 與散熱片17的溫度差(也就是導(dǎo)熱材料18的兩側(cè)的溫度差)就可根據(jù)公式 (1 )得出導(dǎo)熱材料18的熱阻(公式(1 )中的其它條件應(yīng)是已知的)。所述的加壓機(jī)構(gòu)可以包括支架14、絲杠10與壓縮彈簧13;所述的支架14 與熱阻測(cè)試裝置固定連接，所述的支架14具體可以但不限于為"門(mén)"型結(jié) 構(gòu)，"門(mén)"型支架14的兩個(gè)支腳與熱阻測(cè)試裝置的散熱片17連接；支架14與 散熱片17的連接方式通過(guò)螺釘16連接，當(dāng)然也可為其它的可拆卸連接或不可 拆卸連接。這種可拆卸連接便于在實(shí)際使用中根據(jù)產(chǎn)品的散熱器尺寸、形狀 和材料靈活選擇裝配散熱片17，通用性好。本實(shí)施例的支架14為"門(mén)"型結(jié)構(gòu)只是支架14的常用的較佳的結(jié)構(gòu)；其它的形狀如半圓形，U型，倒梯形， 懸臂的"L"型等均是可行的。在所述的支架14上設(shè)有固定螺母11，具體可以設(shè)于"門(mén)"型支架14的橫 梁中部。這里的固定螺母11為一獨(dú)立零件，與支架14固定連接(可以是可拆 卸連接或不可拆卸連接)。當(dāng)然所述的支架14與固定螺母11為一體結(jié)構(gòu)，也 就是說(shuō)可直接在支架14上加工出螺紋孔作為固定螺母11使用。所述的絲杠10與固定螺母11配合；且所述的絲杠10最好為自鎖絲杠。也 就是說(shuō)絲杠10與固定螺母11配合的螺紋的螺旋升角應(yīng)當(dāng)滿足自鎖要求，當(dāng)絲 杠10旋到某一位置，向熱阻測(cè)試裝置施加壓力時(shí)，不會(huì)因反作用力過(guò)大導(dǎo)致 絲杠10反轉(zhuǎn)，不能滿足施加壓力的要求。為了方便旋轉(zhuǎn)絲杠10施加壓力，在 絲杠10的末端還設(shè)有手輪9與手柄8。為了使加壓機(jī)構(gòu)對(duì)熱阻測(cè)試裝置施加的壓力平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試區(qū)壓力的 線性調(diào)節(jié)，在絲杠10前端可以設(shè)有壓縮彈簧13,如采用高精度的彈簧其調(diào)節(jié) 將更加方便。在壓縮彈簧13與絲杠10間還可以設(shè)有擋塊12，擋塊12下部設(shè)有 凹槽，壓縮彈簧13的后端設(shè)于凹槽中，用于支撐定位所述壓縮彈簧13，而 且，所述擋塊12與絲杠10的前端間鉸接連接，從而使得絲杠10旋轉(zhuǎn)時(shí)壓縮彈 簧13不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，即增加擋塊12的目的是為了防止在使用過(guò)程中壓縮彈簧 13與絲杠10間存在扭矩而使壓縮彈簧13發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，這是因?yàn)槿舢a(chǎn)生扭 轉(zhuǎn)變形則會(huì)導(dǎo)致壓力產(chǎn)生一定的波動(dòng)，而壓力波動(dòng)會(huì)對(duì)測(cè)試過(guò)程中的壓力調(diào) 節(jié)產(chǎn)生一定的影響。但是，由于測(cè)試結(jié)果中的壓力與熱阻是——對(duì)應(yīng)的，故 不會(huì)對(duì)最終測(cè)試結(jié)果造成影響，因此，所述的絲杠10前端直接連接壓縮彈簧 13在實(shí)際應(yīng)用中也是可以的，即增加擋塊12只是一個(gè)優(yōu)化的技術(shù)方案。壓縮彈簧13的前端與熱阻測(cè)試裝置接觸，具體一點(diǎn)講，所述的壓縮彈簧 13是與發(fā)熱體19接觸。為了防止熱量通過(guò)壓縮彈簧13傳至加壓機(jī)構(gòu)，造成熱 量損失，再有也是為了防止熱量再由加壓機(jī)構(gòu)進(jìn)一步傳至散熱片17對(duì)結(jié)果造成影響。在所述的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝置間還可以設(shè)有隔熱塊15;具體的 所述的隔熱塊15設(shè)于加壓機(jī)構(gòu)的壓縮彈簧13與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體19之 間。同時(shí)隔熱塊15的上部設(shè)有凹槽用于支撐壓縮彈簧13。同時(shí)，為了獲取導(dǎo)熱材料18處的壓力，在所述的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝 置間還可以設(shè)有壓力傳感器20，壓力傳感器20連接有可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前壓力 的壓力表21，以用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所施加的壓力大小的量化監(jiān)控，從而獲得——對(duì) 應(yīng)的壓力值與熱阻值作為測(cè)試結(jié)果。所述的壓力表21具體可以采用數(shù)字壓力 表，使壓力值一 目了然。當(dāng)然，如通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，則可直接將壓 力傳感器20的輸出端連接于計(jì)算機(jī)的接口進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)的傳輸，從而使得計(jì) 算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集與處理器可以實(shí)現(xiàn)熱阻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與處理分析。且這 種情況下可不用使用壓力表21。需要說(shuō)明的是，所述的壓力傳感器20具體可 以設(shè)于壓縮彈簧13與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體19間；或者，在設(shè)有隔熱塊15的 情況下，也可將壓力傳感器20設(shè)于隔熱塊15與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體19間。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，具體是通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪9與手柄8旋轉(zhuǎn)絲杠10，絲杠10同時(shí) 向下移動(dòng)，壓縮其下方的壓縮彈簧13，壓縮彈簧13變形產(chǎn)生彈力通過(guò)隔熱塊 15施加于發(fā)熱體19上，進(jìn)而對(duì)布置于散熱片17上的導(dǎo)熱材料18施加一定的壓 力，并由壓力傳感器20測(cè)出相應(yīng)的壓力值，通過(guò)多次旋轉(zhuǎn)絲杠10便可以得出 不同壓力下被測(cè)試的導(dǎo)熱材料18的熱阻。另外，本實(shí)用新型實(shí)施例中的所有零件可以選用耐高溫和高濕的材料， 因此可以放入高溫、高濕環(huán)境試驗(yàn)箱進(jìn)行導(dǎo)熱材料的環(huán)境試驗(yàn)，測(cè)試材料熱 阻的環(huán)境穩(wěn)定性。實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置的所有的 零件均采用耐高溫、耐高濕與耐低溫的材料制成。具體為除隔熱塊15外均 由金屬材料制成，當(dāng)然金屬材料如有必要還要做一下防銹處理，如可選用不
氣化，表面噴涂)，普通碳鋼(防銹氧化處理，如電鍍)。對(duì)于隔熱塊15須 用絕熱材料，如聚四氟乙烯、有機(jī)玻璃、云母及其它絕熱材料。上述的加壓機(jī)構(gòu)是通過(guò)絲桿-螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)有，當(dāng)然也可通過(guò)其它的機(jī)械 壓力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。綜上所述，本實(shí)用新型所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置的實(shí)施例，可測(cè)試 不同壓力下的導(dǎo)熱材料的熱阻。同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)高溫、高濕、低溫等環(huán)境條件 下的熱阻測(cè)試，從而在測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境(不同界面壓力、不 同散熱器界面狀況、不同發(fā)熱功率、不同溫濕度等)的模擬或加速。其可測(cè) 試的導(dǎo)熱材料類(lèi)別包括各種液態(tài)、固態(tài)的導(dǎo)熱材料，如導(dǎo)熱墊(膜)、導(dǎo)熱 硅脂、相變導(dǎo)熱膜、導(dǎo)熱膠等。因此，使用實(shí)用新型所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置可以依據(jù)導(dǎo)熱材料的 實(shí)際應(yīng)用需求(壓力、發(fā)熱功率、散熱器材料狀況、溫度、濕度)進(jìn)行導(dǎo)熱(適用的壓力范圍、溫濕度范圍等)。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置適用測(cè)試的不同界面壓力范圍為0~200psi (英制壓強(qiáng)單位磅每平方英 寸，1psi = 6.894757kPa，其中Pa為帕斯卡)、溫度范圍為-40°C~150°C、 相對(duì)濕度范圍為0~100%RH (RH為相對(duì)濕度的概念，其范圍為0~100%, 相對(duì)濕度-絕對(duì)濕度/飽和濕度x 100%，國(guó)標(biāo)中表示為％，是個(gè)相對(duì)值。沒(méi) 有實(shí)際的單位，通常人們都習(xí)慣于用RH表示其單位)。更可適用于不同界面 粗糙度，適用范圍為RaO~Ra5.0 mm 、導(dǎo)熱材料厚度適用范圍為 0.05mm 20mm。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技 術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1、一種導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，包括熱阻測(cè)試裝置，所述的熱阻測(cè)試裝置包括發(fā)熱體、散熱片及測(cè)試儀器，導(dǎo)熱材料位于發(fā)熱體與散熱片之間；其特征在于，還包括加壓機(jī)構(gòu)，所述的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝置接觸，并通過(guò)熱阻測(cè)試裝置向設(shè)于熱阻測(cè)試裝置中的被測(cè)試的導(dǎo)熱材料施加不同的壓力，由測(cè)試儀器測(cè)試出不同壓力下被測(cè)試的導(dǎo)熱材料的兩側(cè)的溫度差，得到對(duì)應(yīng)的熱阻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述的 加壓機(jī)構(gòu)包括支架、絲杠與壓縮彈簧；所述的支架與熱阻測(cè)試裝置固定連接，且在支架上設(shè)有固定螺母；絲杠 與所述的固定螺母配合；絲杠前端設(shè)有壓縮彈簧，壓縮彈簧與熱阻測(cè)試裝置 接觸；絲杠與固定螺母配合運(yùn)動(dòng)通過(guò)壓縮彈簧向熱阻測(cè)試裝置中的被測(cè)試的 導(dǎo)熱材料施加不同的壓力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述的 支架為"門(mén)"型，"門(mén)"型支架的兩個(gè)支腳與熱阻測(cè)試裝置的散熱片連接；"門(mén)"型支架的橫梁中部設(shè)置固定螺母。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于 所述的支架與固定螺母為一體結(jié)構(gòu)；或者， 所述的固定螺母為一獨(dú)立零件，且固定螺母與支架固定連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述的 絲杠為自鎖絲杠。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述 的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝置間還設(shè)有壓力傳感器，所述的壓力傳感器連接有 壓力表。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述的壓力傳感器設(shè)于壓縮彈簧與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體間；或者，所述的壓縮彈簧與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體間還設(shè)有隔熱塊，壓力傳感器 設(shè)于隔熱塊與熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于，所述 的加壓機(jī)構(gòu)與熱阻測(cè)試裝置間還設(shè)有隔熱塊；所述的隔熱塊設(shè)于加壓機(jī)構(gòu)與 熱阻測(cè)試裝置的發(fā)熱體間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型所述的導(dǎo)熱材料參數(shù)測(cè)試裝置，在測(cè)試導(dǎo)熱材料熱阻時(shí)，選用與實(shí)際應(yīng)用相近的芯片與散熱器材料，并測(cè)試裝置中設(shè)置了加壓機(jī)構(gòu)與壓力傳感器，可精確控制導(dǎo)熱材料的測(cè)試壓力，從而得出不同的測(cè)試壓力下的導(dǎo)熱材料的熱阻。同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)高溫、高濕、低溫等環(huán)境條件下的熱阻測(cè)試，從而在測(cè)試過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境(不同界面壓力、不同散熱器界面狀況、不同發(fā)熱功率、不同溫濕度等)的模擬或加速。
文檔編號(hào)G01N25/18GK201016946SQ20072014130
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者宋建偉, 郟宇飛 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司