[發(fā)明專利]基于激光閃射法熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻測量方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610147121.8 | 申請日： | 2016-03-15 |
| 公開（公告）號： | CN105784757B | 公開（公告）日： | 2019-02-05 |
| 發(fā)明（設計）人： | 李根;紀玉龍;馬鴻斌;孫玉清 | 申請（專利權(quán)）人： | 大連海事大學 |
| 主分類號： | G01N25/20 | 分類號： | G01N25/20 |
| 代理公司： | 大連東方專利代理有限責任公司 21212 | 代理人： | 涂文詩;李洪福 |
| 地址： | 116026 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 激光 閃射 界面 材料 導熱 系數(shù) 接觸 測量方法 | ||
本發(fā)明實施例提供一種基于激光閃射法熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻測量方法，包括：加工至少兩個激光閃射法測量試樣，所述測量試樣為三層結(jié)構(gòu)，所述三層結(jié)構(gòu)的上、下兩層為金屬片，中間層為膏狀物熱界面材料；采用激光閃射法測量所述試樣中的所述膏狀物熱界面材料的導熱系數(shù)及膏狀物熱界面材料與上下金屬片之間的接觸熱阻。本發(fā)明克服現(xiàn)有激光閃射法無法測量膏狀物熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻的技術(shù)缺陷。
技術(shù)領域
本發(fā)明實施例涉及熱界面材料性能測量技術(shù)領域，尤其涉及一種基于激光閃射法熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻測量方法。
背景技術(shù)
隨著電子元器件的集成度越來越高、功能越來越強，電器元器件的熱流密度隨之急劇增加。為了保證核心電子元器件的有效散熱，目前學者主要研究各種各樣熱界面材料來消除電子元器件和熱沉之間的接觸熱阻，從而保證電子元器件的正常工作溫度。常用的熱界面材料主要包括導熱硅脂、導熱硅膠片及其它聚合物中添加高導熱顆粒。這些熱界面材料在正常使用情況下是膏狀物。如何能夠測量這些膏狀物熱界面材料的導熱系數(shù)和在實際使用中的接觸熱阻對于新型熱界面材料的開發(fā)是至關重要的。
目前界面接觸熱阻測量方法最常用的是穩(wěn)態(tài)法：在兩接觸樣品上維持一定的溫差，測量兩樣品軸向上的溫度，再由傅里葉定律外推至接觸界面處從而得到界面上的溫差；熱流量可以由熱流量計測量，從而R＝|T1-T2|/Q。這種穩(wěn)態(tài)溫度場測量方法有幾個顯著的缺陷，首先，每次測量時間很長，需要8小時左右；其次，熱電偶的嵌入破壞了本身的溫度場造成測量不準確。也有學者采用精度為0.1℃的紅外成像系統(tǒng)代替熱電偶對接觸界面進行二維界面溫度記錄，此方法雖然避免了采用熱電偶接觸式測量的諸多弊病，但如何進一步提高其精度有待更進一步的研究。
激光閃射法也是一種常用的接觸熱阻實驗測量方法，它是一種瞬態(tài)法。其通過對兩接觸薄壁時間的一側(cè)表面施加一短激光脈沖進行加熱，在另一側(cè)記錄溫度響應。但是這種方法目前只要是用來測量固體材料的熱擴散系數(shù)，無法直接測量膏狀物或者液態(tài)物質(zhì)的導熱系數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種基于激光閃射法熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻測量方法，以克服上述技術(shù)問題。
本發(fā)明的一種基于激光閃射法熱界面材料導熱系數(shù)和接觸熱阻測量方法，包括：
加工至少兩個激光閃射法測量試樣，所述測量試樣為三層結(jié)構(gòu)，所述三層結(jié)構(gòu)的上、下兩層為金屬片，中間層為膏狀物熱界面材料；
采用激光閃射法測量所述三層結(jié)構(gòu)試樣中的所述膏狀物熱界面材料的導熱系數(shù)和膏狀物熱界面材料與所述兩層金屬片之間的接觸熱阻。
進一步地，所述加工至少兩個激光閃射法測量試樣，包括：
加工四個圓形金屬片，第一、第二、第三圓形金屬片厚度相同，第四圓形金屬片內(nèi)嵌圓形槽；其中四個圓形金屬片的直徑相等，定義為D；圓形槽直徑為d；
將所述第一與第二圓形金屬片中涂抹膏狀物熱界面材料并擠壓構(gòu)成試樣1，所述第三、第四圓形金屬片中涂抹膏狀物熱界面材料并擠壓構(gòu)成試樣2。
進一步地，所述采用激光閃射法測量所述三層結(jié)構(gòu)試樣中的所述膏狀物熱面材料的導熱系數(shù)和膏狀物熱界面材料與所述兩層金屬片之間的接觸熱阻，包括：
利用激光閃射法直接對所述三層結(jié)構(gòu)試樣進行導熱系數(shù)測量，得到至少兩個三層結(jié)構(gòu)試樣的整體導熱系數(shù)；
根據(jù)所述三層結(jié)構(gòu)試樣導熱系數(shù)與所述三層結(jié)構(gòu)試樣厚度確定至少兩個三層結(jié)構(gòu)試樣的整體熱阻，采用公式
其中，所述tsam,i為三層結(jié)構(gòu)試樣厚度；ksam,i為所測得的三層結(jié)構(gòu)試樣導熱系數(shù)；下標i為三層結(jié)構(gòu)試樣標號。
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