一種高精度的熱阻測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高精度的熱阻測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，所述熱阻測(cè)試裝置包括機(jī)殼，所述機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)，在所述機(jī)殼上固定設(shè)置有垂直方向檢測(cè)平臺(tái)與水平方向檢測(cè)平臺(tái)，在所述機(jī)殼的一側(cè)面還設(shè)置有操作面板；所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)與水平方向檢測(cè)平臺(tái)以及操作面板均與所述控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明提供的熱阻測(cè)試裝置及測(cè)試方法，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)；而且通過(guò)引入水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，建立以水平方向與垂直方向測(cè)得的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)建立的導(dǎo)熱性能評(píng)估坐標(biāo)系統(tǒng)，能更加有效地對(duì)PCB的導(dǎo)熱性能作出更加系統(tǒng)全面、準(zhǔn)確的評(píng)估分析。
【專利說(shuō)明】一種高精度的熱阻測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PCB (印制電路板)基板水平/垂直方向的熱阻值和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，特別涉及一種適用于高亮度LED用PCB的導(dǎo)熱性能評(píng)估的測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，隨著聯(lián)合國(guó)節(jié)能減排的號(hào)召，我國(guó)在綠色能源方面的倡導(dǎo)，LED發(fā)展勢(shì)頭迅猛。作為L(zhǎng)ED電路承載的PCB承擔(dān)著重要的熱通道作用，導(dǎo)熱性已經(jīng)成為PCB可靠性的重要評(píng)估要素。特別是對(duì)有大功率要求的PCB，PCB導(dǎo)熱性評(píng)估更是必不可少。PCB實(shí)際上是多種材料經(jīng)過(guò)一系列制程后的復(fù)合體，它的熱阻值和導(dǎo)熱系數(shù)并不是某一個(gè)材料的熱參量，而是一個(gè)等效值，不同材料組合和輔助處理對(duì)PCB的導(dǎo)熱性影響是不同的。
[0003]目前，現(xiàn)有的熱阻測(cè)試儀只能對(duì)PCB進(jìn)行垂直方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，而沒(méi)有對(duì)其水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行測(cè)試的功能，只對(duì)垂直方向測(cè)得的數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行更加系統(tǒng)、有效的分析，其評(píng)估方式缺乏準(zhǔn)確性與說(shuō)服力。如何引入水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，更加有效地對(duì)PCB的導(dǎo)熱性能更加系統(tǒng)全面、準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)估，是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種高精度、高效率以及操作方便的熱阻測(cè)試裝置，該熱阻測(cè)試裝置通過(guò)增加水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的功能，使得對(duì)PCB的導(dǎo)熱性能的評(píng)估更加準(zhǔn)確有效和評(píng)估方式也更加系統(tǒng)全面。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種高精度的熱阻測(cè)試裝置，包括機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)，所述機(jī)殼的一側(cè)面設(shè)置有操作面板，機(jī)殼上設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板垂直方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)與操作面板均與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述機(jī)殼上還設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的水平方向檢測(cè)平臺(tái)，該水平方向檢測(cè)平臺(tái)與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述熱阻測(cè)試裝置還包括當(dāng)測(cè)試時(shí)放置于垂直方向檢測(cè)平臺(tái)或水平方向檢測(cè)平臺(tái)上的，用于使待測(cè)基板處于密閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測(cè)試的密封罩。
[0007]較佳地，所述水平方向檢測(cè)平臺(tái)包括一支撐架，所述支撐架包括底板、設(shè)置于底板上且與底板垂直的豎板、以及設(shè)置于所述豎板上的水平測(cè)試板，所述水平測(cè)試板上設(shè)置有用于與所述測(cè)試系統(tǒng)電性連接的導(dǎo)線以及用于固定待測(cè)基板的卡座，在與所述水平測(cè)試板同一側(cè)的支撐架上設(shè)置有用于獲取環(huán)境溫度并將環(huán)境溫度反饋至控制系統(tǒng)的溫度傳感器。
[0008]優(yōu)選地，所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)包括水循環(huán)溫控系統(tǒng)、用于放置待測(cè)的待測(cè)基板的金屬塊，所述水循環(huán)溫控系統(tǒng)包括水箱，均與水箱連接的加熱裝置以及散熱裝置，所述水箱內(nèi)頂部設(shè)置有測(cè)試水槽，水箱的側(cè)壁設(shè)置有用于測(cè)試所述測(cè)試水槽內(nèi)水溫的溫度傳感器以及用于為測(cè)試水槽加水的加水口，所述金屬塊設(shè)置于所述水箱頂部，所述金屬塊部分伸進(jìn)測(cè)試水槽內(nèi)，且所述金屬塊置于測(cè)試水槽外的部分設(shè)置有溫度傳感器，該溫度傳感器將獲取的溫度反饋至所述控制系統(tǒng)；所述水箱內(nèi)位于測(cè)試水槽的下方設(shè)置有備用水槽，測(cè)試水槽的側(cè)壁設(shè)置有與備用水槽連通的水位限高孔，且在水箱外所述測(cè)試水槽通過(guò)設(shè)置有水泵的管路與備用水槽連接。
[0009]優(yōu)選地，所述待測(cè)基板包括基板，設(shè)置于基板上的TEG芯片，所述TEG芯片連接有導(dǎo)線且所述TEG芯片內(nèi)置有電阻計(jì)算電路。
[0010]本發(fā)明提供的熱阻測(cè)試裝置，其測(cè)試方法步驟如下:
[0011]步驟一、選擇進(jìn)行水平或垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)；
[0012]步驟二、將焊接有TEG芯片的待測(cè)基板放置于相應(yīng)的檢測(cè)平臺(tái)上，并連接好導(dǎo)線；
[0013]步驟三、控制系統(tǒng)初始化，獲取測(cè)試環(huán)境的初始溫度Ttl和TEG芯片的初始電阻R。，并計(jì)算TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt = R0+R0* (1+TCR*M)，其中，TCR為電阻溫度系數(shù)，M為T(mén)EG芯片的目標(biāo)變化溫度，即M為可預(yù)定的常數(shù)溫度值；
[0014]步驟四、控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P，獲取TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx，并計(jì)算TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差ΔΤ = (Rx-2R0)/(R0^TCR)；[0015]步驟五、以TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt為參考值，對(duì)功率P進(jìn)行調(diào)整，使TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx等于目標(biāo)電阻Rt ；
[0016]步驟六、當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx穩(wěn)定地等于目標(biāo)電阻Rt后，獲取此時(shí)的測(cè)試環(huán)境溫度T1，系統(tǒng)提供的功率Px，并計(jì)算TEG芯片溫度Tx = T1+ Λ T ;
[0017]步驟七、計(jì)算熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)，熱阻R = (Tx-T0)/Px ;若為水平方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，擇期導(dǎo)熱系數(shù)He = l/(R*Si)，若為垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，則其導(dǎo)熱系數(shù)Ke = t/(R*S2);其中，S1為待測(cè)基板面積，S2為T(mén)EG芯片面積，t為待測(cè)基板厚度；
[0018]步驟八，將焊有TEG芯片的待測(cè)基板的溫度冷卻至室溫后，對(duì)其進(jìn)行另一個(gè)方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，重復(fù)步驟二至步驟七。
[0019]優(yōu)選地，在所述的步驟四中，控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P時(shí)，功率P逐步增大，當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差Λ T = M時(shí)，則功率P不再增加；所述TEG芯片的目標(biāo)變化溫度M優(yōu)選為 M = 50°C。
[0020]在熱阻測(cè)試裝置的控制系統(tǒng)中，其建立有以水平方向與垂直方向測(cè)得的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)建立的導(dǎo)熱性能評(píng)估坐標(biāo)系統(tǒng)。本熱發(fā)明提供的是既進(jìn)行垂直方向測(cè)試又進(jìn)行水平方向測(cè)試的導(dǎo)熱性能的“面”的評(píng)估方式，相對(duì)于現(xiàn)有熱阻測(cè)試儀只進(jìn)行垂直方向測(cè)試的導(dǎo)熱性能的“點(diǎn)”的評(píng)估方式，可更加有效地對(duì)導(dǎo)熱性能更加系統(tǒng)、準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)估，使得對(duì)導(dǎo)熱性能評(píng)估更加準(zhǔn)確與可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖1為本發(fā)明實(shí)施例中熱阻測(cè)試裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]附圖2為本發(fā)明實(shí)施例中熱阻測(cè)試裝置的去掉玻璃罩并安裝有待測(cè)基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]附圖3為本發(fā)明實(shí)施例中熱阻測(cè)試裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]附圖4為本發(fā)明實(shí)施例中熱阻測(cè)試裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]附圖5為附圖4中A-A的剖視圖；
[0026]附圖6為附圖4中B-B的剖視圖；[0027]附圖7為附圖4中C-C的剖視圖；
[0028]附圖8為本發(fā)明實(shí)施例中熱阻測(cè)試裝置工作的邏輯關(guān)系圖；
[0029]附圖9、10為本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)水平方向檢測(cè)平臺(tái)相關(guān)部件的尺寸要求的示意圖；
[0030]附圖11為本發(fā)明實(shí)施例中垂直方向檢測(cè)平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]附圖12為本發(fā)明實(shí)施例中垂直方向檢測(cè)平臺(tái)的水箱的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]附圖13為本發(fā)明實(shí)施例中待測(cè)基板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]其中:1_機(jī)殼，21-垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，22-招塊,23-水箱,231-測(cè)試水槽，2311-水位限高孔，232備用水槽，24-加水口，25-風(fēng)扇，26-散熱片，27-進(jìn)水管，28抽水管，31-水平方向檢測(cè)平臺(tái)，32-底板，33-豎板，34-水平測(cè)試板，35-卡座，4-操作面板，41-操作按鈕，42-顯示面板，5-待測(cè)基板，51-基板，52-TEG芯片，53-導(dǎo)線，6-控制系統(tǒng)，7-溫度傳感器，81-出水管連接口，82-加熱棒連接口，83-排水口，9-玻璃罩。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0035]如附圖1-7所示，一種高精度的熱阻測(cè)試裝置，包括機(jī)殼1，機(jī)殼上設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板垂直方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)21，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)6，所述機(jī)殼的一側(cè)面設(shè)置有操作面板4 (包括操作按鈕41與顯示面板42)，所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)與操作面板均與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述機(jī)殼上還設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的水平方向檢測(cè)平臺(tái)31，該水平方向檢測(cè)平臺(tái)與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述熱阻測(cè)試裝置還包括當(dāng)測(cè)試時(shí)放置于垂直方向檢測(cè)平臺(tái)或水平方向檢測(cè)平臺(tái)上的，用于使待測(cè)基板處于密閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測(cè)試的密封罩。本發(fā)明實(shí)施例中，所述密封罩為透明的玻璃罩9。
[0036]該熱阻測(cè)試裝置的測(cè)試工作，通過(guò)操作面板4上的操作按鈕41觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，垂直方向檢測(cè)平臺(tái)21與水平方向檢測(cè)平臺(tái)31的測(cè)試工作，均通過(guò)控制系統(tǒng)6來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，測(cè)試過(guò)程中的動(dòng)態(tài)則通過(guò)顯示面板42來(lái)顯示，其邏輯關(guān)系圖如附圖8所示。
[0037]在熱阻測(cè)試裝置的控制系統(tǒng)中，其建立有以水平方向與垂直方向測(cè)得的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)建立的導(dǎo)熱性能評(píng)估坐標(biāo)系統(tǒng)，同時(shí)，控制系統(tǒng)中還設(shè)置有數(shù)據(jù)自動(dòng)分析功能模塊與穩(wěn)態(tài)監(jiān)控功能模塊?？刂葡到y(tǒng)中的導(dǎo)熱性能評(píng)估坐標(biāo)系統(tǒng)，是建立在既以垂直方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)又以水平方向熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的坐標(biāo)系統(tǒng)，是一種“面”的評(píng)估方式，相對(duì)于現(xiàn)有熱阻測(cè)試儀只進(jìn)行垂直方向測(cè)試的導(dǎo)熱性能的“點(diǎn)”的評(píng)估方式，可更加有效地對(duì)導(dǎo)熱性能更加系統(tǒng)、準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)估，使得對(duì)導(dǎo)熱性能評(píng)估更加準(zhǔn)確與可靠。另外，通過(guò)數(shù)據(jù)自動(dòng)分析功能模塊，可簡(jiǎn)化操作，將繁瑣的分析工作集成到控制系統(tǒng)中，使數(shù)據(jù)分析更加高效準(zhǔn)確；通過(guò)穩(wěn)態(tài)監(jiān)控功能模塊，可在顯示面板上使整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)曲線顯示，使檢測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)化、圖表化、可視化，便于故障實(shí)時(shí)判斷。
[0038]以下對(duì)本熱阻測(cè)試裝置的水平方向檢測(cè)平臺(tái)作進(jìn)一步的描述說(shuō)明，如附圖2與附圖6所示，水平方向檢測(cè)平臺(tái)31包括一支撐架，該支撐架放置于機(jī)殼上設(shè)置的凹槽內(nèi)。所述支撐架包括底板32、設(shè)置于底板上且與底板垂直的豎板33、以及設(shè)置于所述豎板上的水平測(cè)試板34，所述水平測(cè)試板上設(shè)置有用于與所述測(cè)試系統(tǒng)電性連接的導(dǎo)線(圖中未標(biāo)示)以及用于固定待測(cè)基板的卡座35，在與所述水平測(cè)試板同一側(cè)的支撐架上設(shè)置有用于獲取環(huán)境溫度并將環(huán)境溫度反饋至控制系統(tǒng)的溫度傳感器7。
[0039]其中，在對(duì)水平方向測(cè)試時(shí)要求將待測(cè)基板置于一密閉的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行(可用玻璃罩蓋合于水平方向檢測(cè)平臺(tái)上來(lái)實(shí)現(xiàn))，并對(duì)測(cè)試要求的玻璃罩、支撐架、溫度傳感器的尺寸及相對(duì)位置也有明確要求，具體要求可參閱參閱附圖9、10，其中附圖9、10中的括號(hào)外標(biāo)注的尺寸的單位為英寸，括號(hào)內(nèi)的單位則為厘米。對(duì)于玻璃罩、支撐架、溫度傳感器的尺寸及相對(duì)位置的要求，為根據(jù)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)文件規(guī)定的，這里不再詳述。
[0040]對(duì)于本熱阻測(cè)試裝置的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，但是基于現(xiàn)有的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)占用空間大的缺點(diǎn)，本實(shí)施例提供一種占用空間小，集成度高的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)。本實(shí)施例提供的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)包括水循環(huán)溫控系統(tǒng)，用于放置待測(cè)的待測(cè)基板5的金屬塊(優(yōu)選為鋁塊22)，所述水循環(huán)溫控系統(tǒng)包括水箱23，均與水箱連接的加熱裝置以及散熱裝置；所述水箱內(nèi)的頂部設(shè)置有測(cè)試水槽231，水箱的側(cè)壁設(shè)置有用于測(cè)試所述測(cè)試水槽內(nèi)水溫的溫度傳感器7以及用于為測(cè)試水槽加水的加水口 24，所述金屬塊設(shè)置于所述水箱頂部，所述金屬塊部分伸進(jìn)測(cè)試水槽內(nèi)，且所述金屬塊置于測(cè)試水槽外的部分設(shè)置有溫度傳感器7 ;所述水箱內(nèi)位于測(cè)試水槽的下方設(shè)置有備用水槽232，測(cè)試水槽的側(cè)壁設(shè)置有與備用水槽連通的水位限高孔2311，且在水箱外所述測(cè)試水槽通過(guò)設(shè)置有水泵的管路與備用水槽連接。垂直方向檢測(cè)平臺(tái)中的溫度傳感器在獲取溫度后均將其反饋至控制系統(tǒng)。
[0041]如附圖11、12所示，圖11為本實(shí)施例中垂直方向檢測(cè)平臺(tái)的立體結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，圖12為水箱的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。該垂直方向檢測(cè)平臺(tái)包括一水箱23，該水箱連接有加熱裝置(本實(shí)施例中為加熱棒，圖中未標(biāo)示)，散熱裝置(本實(shí)施例中包括散熱片26和風(fēng)扇25),水泵(圖中未標(biāo)示)等通過(guò)加熱裝置，散熱裝置以及水泵的作用可使水箱中的水溫升高或減低或使水溫穩(wěn)定，構(gòu)成一水循環(huán)溫控系統(tǒng)。水箱內(nèi)的頂部設(shè)置有測(cè)試水槽231，測(cè)試水槽的下方則為備用水槽232，測(cè)試水槽的側(cè)壁設(shè)置有與備用水槽連通的水位限高孔2311，當(dāng)測(cè)試水槽的水位高于水位限高孔時(shí)，水將流進(jìn)備用水槽中。水箱的側(cè)壁設(shè)置有用于測(cè)試所述測(cè)試水槽內(nèi)水溫的溫度傳感器7以及用于為測(cè)試水槽加水的加水口 24。水箱的一側(cè)壁設(shè)置有一與測(cè)試水槽連通的進(jìn)水管27，且設(shè)置有與備用水槽連接的抽水管28，該進(jìn)水管與抽水管之間連接有水泵(圖中未標(biāo)示)，可使測(cè)試水槽與備用水槽之間進(jìn)行水及熱交換。備用水槽一側(cè)壁的的下端還設(shè)置有出水管連接口 81排水口 83以及用于與加熱棒連接的加熱棒連接口 82。用于放置待測(cè)的待測(cè)基板(本實(shí)施例中，待測(cè)基板中的基板為PCB)的鋁塊22設(shè)置于水箱23頂部，且所述鋁塊部分伸進(jìn)測(cè)試水槽內(nèi)，用于與測(cè)試水槽中的水進(jìn)行熱傳遞，且鋁塊置于測(cè)試水槽外的部分設(shè)置有用于檢測(cè)環(huán)境溫度的溫度傳感器7。
[0042]本實(shí)施例提供的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，是基于穩(wěn)態(tài)法進(jìn)行設(shè)計(jì)的，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有集成度聞，占用空間小等優(yōu)點(diǎn)。
[0043]在利用本熱阻測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試前，先準(zhǔn)備好待測(cè)試的待測(cè)基板5，該待測(cè)基板包括基板51，設(shè)置于基板上的TEG芯片52 (即測(cè)試元件組芯片)，TEG芯片上連接有導(dǎo)線53且TEG芯片內(nèi)置有電阻計(jì)算電路。本實(shí)施例提供的待測(cè)基板的結(jié)構(gòu)如附圖13所示。
[0044]以下將進(jìn)一步說(shuō)明利用本熱阻測(cè)試裝置進(jìn)行熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試的方法步驟:
[0045]步驟一、選擇進(jìn)行水平或垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)；[0046]步驟二、將焊接有TEG芯片的待測(cè)基板放置于相應(yīng)的檢測(cè)平臺(tái)上，并連接好導(dǎo)線，使其與控制系統(tǒng)電性連接；
[0047]步驟三、控制系統(tǒng)初始化，獲取測(cè)試環(huán)境的初始溫度Ttl和TEG芯片的初始電阻R0，并計(jì)算TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt = R0+R0* (1+TCR*M)，其中，TCR為電阻溫度系數(shù)，M為T(mén)EG芯片的目標(biāo)變化溫度，本實(shí)施例中，所述M = 50°C ;
[0048]步驟四、控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P，獲取TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx，并計(jì)算TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差ΔΤ = (Rx-2R0)/(R0^TCR)；
[0049]步驟五、以TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt為參考值，對(duì)功率P進(jìn)行調(diào)整，使TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx等于目標(biāo)電阻Rt ；
[0050]步驟六、當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx穩(wěn)定地等于目標(biāo)電阻Rt后，獲取此時(shí)的測(cè)試環(huán)境溫度T1，控制系統(tǒng)提供的功率Px，并計(jì)算TEG芯片溫度Tx = T1+ Λ T ;
[0051]步驟七、計(jì)算熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)，熱阻R = (Tx-T0)/Px ;若為水平方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，擇期導(dǎo)熱系數(shù)He = l/(R*Si)，若為垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，則其導(dǎo)熱系數(shù)Ke = t/(R*S2);其中，S1為待測(cè)基板面積，S2為T(mén)EG芯片面積，t為待測(cè)基板厚度； [0052]步驟八，將焊有TEG芯片的待測(cè)基板的溫度冷卻至室溫后，對(duì)其進(jìn)行另一個(gè)方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，重復(fù)步驟二至步驟七；當(dāng)進(jìn)行水平方向的導(dǎo)熱檢測(cè)時(shí)，需要將玻璃罩罩合于水平方向檢測(cè)平臺(tái)上，使待測(cè)基板處于密閉的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)然，在進(jìn)行垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)時(shí)，也可選擇使待測(cè)基板處于密閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行。
[0053]其中，測(cè)試環(huán)境的初始溫度T。，測(cè)試環(huán)境溫度T1均通過(guò)溫度傳感器獲取，由于TEG芯片內(nèi)置有電阻計(jì)算電路，因此控制系統(tǒng)可直接獲TEG芯片的初始電阻IVTEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx，而電阻溫度系數(shù)TCR、待測(cè)基板面積SpTEG芯片面積S2、待測(cè)基板厚度t均為可預(yù)知或預(yù)先測(cè)試所得的常數(shù)值。
[0054]由TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差Λ T的計(jì)算公式AT= (Rx-2R0) / (R0^TCR)，結(jié)合TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt的計(jì)算公式Rt = R+IVKl+TCI^M)，可知當(dāng)Rx = Rt時(shí)，TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差Λ T等于TEG芯片的目標(biāo)變化溫度M。因此，在測(cè)試過(guò)程中，在所述的步驟四中，控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P時(shí)，功率P逐步增大，當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差A(yù)T = M = 50°C時(shí)，則功率P不再增加，此時(shí)Rx會(huì)接近等于Rt，在步驟五中只需對(duì)功率P進(jìn)行微調(diào)，即可使Rx =Rt0
[0055]利用本發(fā)明提供的熱阻測(cè)試裝置及測(cè)試方法，具有操作簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高等優(yōu)點(diǎn)；而且通過(guò)引入水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試，建立以水平方向與垂直方向測(cè)得的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)數(shù)據(jù)建立的導(dǎo)熱性能評(píng)估坐標(biāo)系統(tǒng)，能更加有效地對(duì)PCB的導(dǎo)熱性能作出更加系統(tǒng)全面、準(zhǔn)確的評(píng)估分析。本發(fā)明特別適用于高亮度LED用PCB的導(dǎo)熱性能評(píng)估，當(dāng)然也可用于其他類型的PCB進(jìn)行導(dǎo)熱性能評(píng)估。
[0056]上述實(shí)施例中提到的內(nèi)容為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，并非是對(duì)本發(fā)明的限定，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，任何顯而易見(jiàn)的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度的熱阻測(cè)試裝置，包括機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有控制系統(tǒng)，所述機(jī)殼的一側(cè)面設(shè)置有操作面板，機(jī)殼上設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板垂直方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的垂直方向檢測(cè)平臺(tái)，所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)與操作面板均與所述控制系統(tǒng)電性連接，其特征在于:所述機(jī)殼上還設(shè)置有用于測(cè)試待測(cè)基板水平方向的熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)的水平方向檢測(cè)平臺(tái)，該水平方向檢測(cè)平臺(tái)與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述熱阻測(cè)試裝置還包括當(dāng)測(cè)試時(shí)放置于垂直方向檢測(cè)平臺(tái)或水平方向檢測(cè)平臺(tái)上的、用于使待測(cè)基板處于密閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測(cè)試的密封罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱阻測(cè)試裝置，其特征在于:所述水平方向檢測(cè)平臺(tái)包括一支撐架，所述支撐架包括底板、設(shè)置于底板上且與底板垂直的豎板、以及設(shè)置于所述豎板上的水平測(cè)試板，所述水平測(cè)試板上設(shè)置有用于與所述測(cè)試系統(tǒng)電性連接的導(dǎo)線以及用于固定待測(cè)基板的卡座，在與所述水平測(cè)試板同一側(cè)的支撐架上設(shè)置有用于獲取環(huán)境溫度并將環(huán)境溫度反饋至控制系統(tǒng)的溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱阻測(cè)試裝置，其特征在于:所述垂直方向檢測(cè)平臺(tái)包括水循環(huán)溫控系統(tǒng)、用于放置待測(cè)的待測(cè)基板的金屬塊，所述水循環(huán)溫控系統(tǒng)包括水箱，均與水箱連接的加熱裝置以及散熱裝置，所述水箱內(nèi)頂部設(shè)置有測(cè)試水槽，水箱的側(cè)壁設(shè)置有用于測(cè)試所述測(cè)試水槽內(nèi)水溫的溫度傳感器以及用于為測(cè)試水槽加水的加水口，所述金屬塊設(shè)置于所述水箱頂部，所述金屬塊部分伸進(jìn)測(cè)試水槽內(nèi)，且所述金屬塊置于測(cè)試水槽外的部分設(shè)置有溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱阻測(cè)試裝置，其特征在于:所述水箱內(nèi)位于測(cè)試水槽的下方設(shè)置有備用水槽，測(cè)試水槽的側(cè)壁設(shè)置有與備用水槽連通的水位限高孔，且在水箱外所述測(cè)試水槽通過(guò)設(shè)置有水泵的管路與備用水槽連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱阻測(cè)試裝置，其特征在于:所述待測(cè)基板包括基板，設(shè)置于基板上的TEG芯片，所述TEG芯片連接有導(dǎo)線且所述TEG芯片內(nèi)置有電阻計(jì)算電路。
6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的熱阻測(cè)試裝置的測(cè)試方法，所述測(cè)試方法步驟包括: 步驟一、選擇進(jìn)行水平或垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)； 步驟二、將焊接有TEG芯片的待測(cè)基板放置于相應(yīng)的檢測(cè)平臺(tái)上，并連接好導(dǎo)線； 步驟三、控制系統(tǒng)初始化，獲取測(cè)試環(huán)境的初始溫度Ttl和TEG芯片的初始電阻Rtl,并計(jì)算TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt=RfRci* (1+TCR*M)，其中，TCR為電阻溫度系數(shù)，M為T(mén)EG芯片的目標(biāo)變化溫度； 步驟四、控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P，獲取TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx，并計(jì)算TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差 Λ T= (Rx-2R0)/ (Rq*TCR); 步驟五、以TEG芯片的目標(biāo)電阻Rt為參考值，對(duì)功率P進(jìn)行調(diào)整，使TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx等于目標(biāo)電阻Rt ； 步驟六、當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)電阻Rx穩(wěn)定地等于目標(biāo)電阻Rt后，獲取此時(shí)的測(cè)試環(huán)境溫度T1，系統(tǒng)提供的功率Px，并計(jì)算TEG芯片溫度Tx=T1+ Δ T ； 步驟七、計(jì)算熱阻和導(dǎo)熱系數(shù)，熱阻R=(Tx-Ttl)/ Px ;若為水平方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，則其導(dǎo)熱系數(shù)He=I/ (I^S1),若為垂直方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，則其導(dǎo)熱系數(shù)Ke=t/ (R*S2);其中，S1為待測(cè)基板面積，S2為T(mén)EG芯片面積，t為待測(cè)基板厚度；步驟八，將焊有TEG芯片的待測(cè)基板的溫度冷卻至室溫后，對(duì)其進(jìn)行另一個(gè)方向的導(dǎo)熱檢測(cè)，重復(fù)步驟二至步驟七；當(dāng)進(jìn)行水平方向的導(dǎo)熱檢測(cè)時(shí)，將所述的待測(cè)基板置于一密閉的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)試方法，其特征在于:在所述的步驟四中，控制系統(tǒng)向TEG芯片提供功率P時(shí)，逐步增大功率P，當(dāng)TEG芯片的實(shí)時(shí)溫差Λ T=M時(shí)，則功率P不再增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的測(cè) 試方法，其特征在于:所述TEG芯片的目標(biāo)變化溫度M優(yōu)選為M=50°C。
【文檔編號(hào)】G01N25/20GK103913483SQ201410166724
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】王建平, 賀恪, 左召林, 梅領(lǐng)亮, 徐地華, 吳敏 申請(qǐng)人:廣東正業(yè)科技股份有限公司