專利名稱：熱源模擬裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱源模擬裝置，特別是關于一種模擬熱源發(fā)熱并藉此評價待測移熱裝置之移熱性能的熱源模擬裝置。
背景技術：
隨著全球電子產業(yè)技術的快速發(fā)展，使高科技電子產品朝向更輕薄短小及多功能、更快速的趨勢發(fā)展，電子元件如計算機微處理器等每單位面積所釋出的熱量(熱通量)也隨之越來越高，為此必須藉由移熱裝置將電子元件產生的熱量快速散發(fā)出去，以確保電子元件的正常運行。為衡量該移熱裝置的移熱能力是否滿足該電子元件的散熱需求，業(yè)界常利用熱源模擬裝置模擬電子元件的發(fā)熱情況，以對待測移熱裝置的散熱性能進行檢測。
目前用于模擬電子元件發(fā)熱的熱源模擬裝置通常是直接將模擬電子元件發(fā)熱的發(fā)熱源放入一支撐座內，利用電熱棒等加熱設備逐步對發(fā)熱源輸入熱量，并使待測移熱裝置與該發(fā)熱源呈熱傳接觸，以檢測電熱棒對發(fā)熱源輸入的熱量是否全部被移熱裝置所帶走。如果在給定的條件下，該移熱裝置所帶走之熱量值(即散熱能力)大于某一電子元件額定的發(fā)熱量，則可判定當該被測移熱裝置被運用至該電子元件上進行散熱時，可進行有效散熱；否則，和移熱裝置接觸的發(fā)熱源表面溫度Tcase會超過某一額定值，而判定該移熱裝置無法被運用至該電子元件上進行散熱。
然而，上述測量方法中，是采用將發(fā)熱源直接與支撐座接觸的方式，雖然支撐座通常采用導熱性較差的熱絕緣材料制成，但在測試時間內，仍將導致部分熱量經由發(fā)熱源與支撐座之間的直接接觸傳導而散失，以致由該發(fā)熱源中電熱棒所測得的熱輸入量遠高于移熱裝置實際帶走的熱量。上述誤差將容易導致過度樂觀的設計或誤判，主要原因在于在測試過程中，熱量不停地由設于發(fā)熱源外圍的支撐座吸收，雖然熱絕緣材料之導熱性較差，但由于支撐座的質量及體積遠高于該發(fā)熱源，產生的熱傳損失仍不能忽視，致使發(fā)熱源與移熱裝置之間的熱傳很難達到穩(wěn)態(tài)狀況，影響所及，除非對散失的熱量有精確的評估，否則將造成實驗量測上很大的不準度，然而，熱散失的評估往往是熱傳實務中最為困難的一項工作，因而在設計電子元件熱源模擬裝置時應朝如何避免熱散失的方向作改進。
發(fā)明內容為解決現(xiàn)有的熱源模擬裝置存在較大熱量損失的技術問題，在此實有必要提供一種可減少熱量損失而能準確模擬熱源發(fā)熱的模擬裝置。
該熱源模擬裝置包括一承座、一模擬熱源發(fā)熱的導熱體以及至少一支撐桿，該承座內設有一凹槽，該導熱體由該至少一支撐桿提供支撐并容置在該凹槽中。
上述模擬熱源發(fā)熱的導熱體是通過支撐桿提供支撐而容置于凹槽內，并避免與承座直接接觸，達到有效防止熱散失的效果。
下面參考附圖，結合實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1是本發(fā)明熱源模擬裝置其中一實施例之立體分解示意圖。
圖2是圖1所示熱源模擬裝置中導熱體的立體示意圖。
圖3為圖1所示熱源模擬裝置中承座之俯視圖。
圖4是圖1所示熱源模擬裝置之剖視圖。
圖5是圖1所示熱源模擬裝置之立體組合圖。
圖6是圖5所示熱源模擬裝置填充絕熱棉后的示意圖。
圖7是圖1所示熱源模擬裝置中支撐桿的另一實施例。
圖8是圖1所示熱源模擬裝置中支撐桿的又一實施例。
具體實施方式圖1至圖5揭示為本發(fā)明熱源模擬裝置之其中一實施例，該模擬裝置1主要用來模擬計算機微處理器等電子元件的實際發(fā)熱情形，并針對給定的移熱裝置(圖未示)如鰭片式散熱器、熱管散熱器以及液冷式散熱器等進行散熱性能檢測，以判定該特定移熱裝置之散熱能力是否達到符合的標準，并為將來之研發(fā)設計提供參考。該模擬裝置1包括一導熱體10、一承座20、至少一電熱棒30、至少一熱電偶40以及至少一支撐桿50，如圖1所示。其中，該承座20以選用易成型且熱導性差之材料為佳，例如電木、塑料、橡膠、ABS等，在其接近中心位置形成有用于容置該導熱體10的一凹槽22。在本實施例中，所采用之支撐桿50數(shù)量為四根，該等支撐桿50可以采用至少一支長度與直徑比值(aspect ratio)大的細長形螺桿，其可從承座20之底部穿入凹槽22中，以在導熱體10置入凹槽22后為其提供支撐定位，而將該導熱體10固定在承座20之凹槽22中，當然，可對導熱體10提供支撐定位功能的結構還可采用彈性元件比如彈簧，例如可預先將彈簧設在導熱體10之凹槽22中，以對后來置入之導熱體10提供支撐定位。
請參圖2，該導熱體10用以模擬電子元件的發(fā)熱狀況，其包括一接觸板12、一發(fā)熱核心14(die)以及一導熱源16。其中，該發(fā)熱核心14設位于接觸板12與導熱源16之間，該導熱源16上開設有對應于電熱棒30之深孔162，以供上述電熱棒30插入定位；該接觸板12比發(fā)熱核心14具有更大之橫截面積，以真實地模擬電子元件發(fā)熱面的幾何外形與實際的發(fā)熱情形。為準確量得上方接觸板12的溫度，在其一側面上接近該接觸板12頂面之表層特定位置處鉆有對應熱電偶40且與其外徑相近尺寸之深孔122，該深孔122分別設置在靠近該接觸板12的中心部及邊緣，該中心部之深孔122是提供上述其中一熱電偶40插入并測量接觸板12的表面溫度Tcase，而該邊緣之深孔122通常用作輔助評價之用途。
為使不同的移熱裝置之冷卻面與該接觸板12的頂面有正確的定位及良好的熱傳導接觸，在承座20上表面可預先圍繞凹槽22之周圍設置固定該移熱裝置之若干安裝孔24，如圖3所示，該安裝孔24內可為預設有內螺牙之螺孔。當待測移熱裝置重量較大時，為更方便地調整接觸板12的位置，該承座20之凹槽22底部還設有貫穿承座20的一中心孔25，于組裝時可利用輔助工具透過該中心孔25而達到調整接觸板12位置的功能，或于拆解維修時將導熱體10頂起與承座20分離；圍繞該中心孔25的四周設有若干固定孔26，該等固定孔26可為螺孔，以供支撐桿50由承座20底部伸入凹槽22內并相對承座20進行固定。
為使電熱棒30以及熱電偶40順利經由承座20而分別插入設于凹槽22內的導熱源16及接觸板12中，該承座20上分別開設有與導熱源16及接觸板12的深孔162、122同心共軸的導引孔27、28，如圖1所示，以分別供電熱棒30及熱電偶40導引插入，為達同心共軸之加工目的，在承座20上切除朝向垂直該共軸方向之角落部分，且由于支撐桿50直接承受導熱體10重量及定位，以致藉由調整各支撐桿50之伸出高度即可順利將電熱棒30及熱電偶40分別經由導引孔27、28插入導熱體10之深孔162、122中，為使電熱棒30與該深孔162之內壁面有良好的熱接觸，在兩者之間可涂上導熱膏或導熱性良好的填充涂料。上述實施例圖中所舉導熱體10與承座20的相對方向與位置亦可依實際需要而采用不同的安排。
請參圖4及圖5，在組裝時，該導熱體10置于承座20之凹槽22內，導熱體10底部及其外圍與凹槽22的內表面之間留有適當間隙，防止導熱體10與承座20直接接觸而造成熱量損失。同時，該等支撐桿50(以螺桿為例進行說明)由承座20之底部穿入該凹槽22內以對置入之導熱體10提供支撐定位，并將該等螺桿與承座20之固定孔26螺鎖結合，藉此可方便地調節(jié)導熱體10在凹槽22內的高度，以使其接觸板12稍凸伸出承座20的上表面并可與待測的移熱裝置呈良好的熱傳接觸。為使導熱體10穩(wěn)固定位在凹槽22內而不傾斜或晃動，可在上述間隙內填滿導熱系數(shù)極低的軟性絕熱材料，如絕熱棉60等，如圖6所示。填充后，由于導熱體10與承座20之間的間隙已被填實，此時即使待測移熱裝置的體積及重量較大，導熱體10在凹槽22內的穩(wěn)定性亦較好，而不易產生傾斜或晃動。然后，即可將電熱棒30及熱電偶40分別穿過承座20上的導引孔27、28而順利插入導熱源16及接觸板12上的深孔162、122中。為便于導引及支撐熱電偶40，其上可套設適當長度之硬質套管42，于熱電偶40安裝妥當后可以封膠將該套管42固定于承座20及將熱電偶40固定于套管42；為準確將熱電偶40透過套管42插入深孔122，可利用凹槽22與接觸板12側邊之間的預留間隙，藉由可插入該間隙之工具導引熱電偶40的正確方向。
在檢測時，即可將待測移熱裝置之冷卻面固定至接觸板12的頂面，通過電熱棒30輸入熱量至導熱體10中，藉由該移熱裝置將輸入的熱量帶走并達到熱平衡，此時若通過熱電偶40得到的溫度值Tcase低于預設的額定值，比如設定為80℃，則繼續(xù)逐步增加電熱棒30的熱量輸入，直至在后來達到熱平衡的某一時間點，所測得的接觸板12表面溫度值Tcase接近80℃但尚未突破該值時，此時由電熱棒30輸入的熱量值即視為被測移熱裝置在滿足Tease小于80℃前提下的最大散熱能力，據(jù)該值可判定該被測移熱裝置的散熱性能是否滿足電子元件的散熱要求。本實施例之模擬裝置1中，導熱體10之底部及其周邊均未直接與容置該導熱體10之承座20接觸，而是“懸浮”在凹槽22中，且支撐桿50為細長形結構，均可達減少熱量損失之效果，有效防止熱散失及準確量測移熱裝置之散熱能力，使被測移熱裝置之移熱量可以直接由電熱棒30之輸入準確量得。
為使該熱電偶40能緊密接觸到欲量測的位置并準確量測其溫度，宜采用被覆式(sheathed)熱電偶，使其對于該量測點溫度之準確度不致受到移熱裝置冷卻面的直接冷卻而失真，亦可避免因使用非被覆式(un-sheathed)熱電偶時與其周圍導熱體10的直接接觸所產生對該量測溫度之錯誤解讀，并可在有漏電顧慮的環(huán)境下準確量得溫度值。另外，為進一步減少導熱體10的熱量經由支撐桿50傳遞而造成的熱量損失，可采用如圖7所示的支撐桿50a，其與導熱源16接觸的端部設計成呈錐狀，亦可采用如圖8所示的支撐桿50b，其為一中空薄管，且為便于導熱體10與支撐桿50、50a、50b之間的裝配，該導熱源16的底部亦可設置成具有導引該支撐桿50、50a、50b正確定位功效的內錐面。另外，上述支撐桿50、50a、50b與導熱源16的接觸方式還可為點或者線接觸的方式，以減少熱傳面積，如圖7及圖8所示。
權利要求
1.一種熱源模擬裝置，包括一承座以及一模擬熱源發(fā)熱的導熱體，該承座內設有一凹槽，其特征在于該熱源模擬裝置還包括至少一支撐桿，該導熱體由該至少一支撐桿提供支撐并容置在該凹槽中。
2.如權利要求1所述之熱源模擬裝置，其特征在于該導熱體包括一接觸板、一發(fā)熱核心以及一導熱源，該發(fā)熱核心位于接觸板與導熱源之間，該支撐桿支撐在導熱源上。
3.如權利要求2所述之熱源模擬裝置，其特征在于該接觸板用于與一待測移熱裝置呈熱傳接觸，且該接觸板具有比發(fā)熱核心更大之橫截面積。
4.如權利要求2所述之熱源模擬裝置，其特征在于該導熱源上形成有與支撐桿相對的內錐面，該支撐桿以呈點或線接觸的方式支撐在導熱源上。
5.如權利要求1所述之熱源模擬裝置，其特征在于該導熱體與該凹槽的內表面之間留有間隙。
6.如權利要求5所述之熱源模擬裝置，其特征在于該間隙內填充有軟性絕熱材料。
7.如權利要求6所述之熱源模擬裝置，其特征在于該軟性絕熱材料為絕熱棉。
8.如權利要求1所述之熱源模擬裝置，其特征在于該支撐桿為螺桿或者彈簧。
9.如權利要求1所述之熱源模擬裝置，其特征在于該支撐桿為中空結構。
10.如權利要求1至9中任一項所述之熱源模擬裝置，其特征在于該熱源為電子元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱源模擬裝置，主要用以模擬電子元件的發(fā)熱情形，并評價某一待測移熱裝置的移熱性能，旨在提升該模擬裝置與該待測移熱裝置之間的傳熱量測準確度，該模擬裝置包括一承座、至少一電熱棒、一模擬電子元件發(fā)熱的導熱體以及至少一支撐桿，該承座內設有一凹槽，該導熱體由該支撐桿提供支撐并容置在該凹槽中，該電熱棒用于輸入熱量至導熱體中。上述導熱體藉由支撐桿支撐進行定位，可避免與承座直接接觸，具有有效防止熱散失及準確評價被測移熱裝置散熱能力之功用，使被測移熱裝置之移熱量可以直接由電熱棒之輸入準確量得。
文檔編號H05B11/00GK1916614SQ200510036768
公開日2007年2月21日 申請日期2005年8月19日 優(yōu)先權日2005年8月19日
發(fā)明者劉泰健, 梁尚智 申請人:富準精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻準精密工業(yè)股份有限公司