CN102081056B - 散热模块的效能的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的散热模块的效能的检测方法，是以一直线方程式来描述第一散热模块在不均匀热源下的热阻值对应于第一散热模块在均匀热源下的热阻值的对应关系，因此在测试第二散热模块之前，本发明能够经由此直线方程式来计算将第一散热模块配置于一非均匀热源上的目标热阻值对应至将第一散热模块配置于一均匀热源上的标准热阻值。之后，本发明便可以经由将第二散热模块配置于均匀热源进行测试所获得的一测试热阻值来预测：当第二散热模块配置于非均匀热源，第二散热模块是否能够符合测试的标准。

Description

散热模块的效能的检测方法

技术领域

本发明涉及一种散热模块的检测方法，特别是一种准确率高的散热模块的检测方法。

背景技术

近年来随着计算机科技的突飞猛进，使得计算机的运行速度不断地提高，并且计算机主机内部的电子组件(electronic element)的发热功率(heatgeneration rate)也不断地攀升。为了预防计算机主机内部的电子组件过热，而导致电子组件发生暂时性或永久性的失效，所以现有技术将一散热模块置入计算机主机的内部，以将电子组件所产生的热量排出计算机主机外。

在这些电子组件中，中央处理器(CPU)是计算机主机的电子组件中主要的发热源。中央处理单元在高速运行下，若中央处理单元的温度超出其正常的工作温度范围时，中央处理单元极有可能会发生运算错误，或是暂时性地失效，如此将导致计算机主机死机。此外，当中央处理单元的温度远远超过其正常的工作温度范围时，甚至极有可能损坏中央处理单元内部的晶体管，因而导致中央处理单元永久性失效。

因此，在制造这些计算机时，为了确保每一台被制造完成的计算机的散热模块能够正常的运行，以避免这些计算机因为装配了已损坏的散热模块而无法正常运行，甚至发生永久性的损坏，计算机的制造商往往需要对每一个散热模块进行检验。因此在制造计算机的领域中，存在着如何快速并且准确地量测每一个散热模块的性能的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种散热模块的效能的检测方法，其能够满足快速并且准确地量测每一个散热模块的性能的需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种散热模块的效能的检测方法，其包括：

提供多个第一散热模块；

将该些第一散热模块压合于一不均匀热源上，并且将该不均匀热源的发热功率调整至一第一发热功率；

在该些第一散热模块的温度达到稳态后，量测并且记录该些第一散热模块的稳态热阻值；

将一均匀热源的温度调整至一预定温度，之后将该些第一散热模块压合于一均匀热源上，并且将该均匀热源的发热功率调整至一第二功率，其中该第二功率大于该第一功率；

在一预定时间后，并且在该第一散热模块的温度尚未达到稳态时，量测并且记录该些第一散热模块的一瞬时热阻值；

以一直线方程式描述该些稳态热阻值对应于该些瞬时热阻值的对应关系；

设定一目标热阻值，其中该目标热阻值代表该些第一散热模块于该不均匀热源下的热阻值；

将该目标热阻值代入该直线方程式以求得对应的一标准热阻值，其中该标准热阻值代表该些第一散热模块于该均匀热源下的热阻值；

提供多个第二散热模块，其中该些第二散热模块的结构与该些第一散热模块的结构相同；

将该些第二散热模块配置于该均匀热源上，并且在该预定时间后量测该些散热模块在该均匀热源下的一测试热阻值；以及

标记该测试热阻值高于该标准热阻值的该些第二散热模块。

上述的散热模块的效能的检测方法，其中该第一散热模块具有一风扇，该风扇在该第一散热模块压合于该不均匀热源上时的转速相同于该风扇在该些第一散热模块压合于该均匀热源上时的转速。

上述的散热模块的效能的检测方法，其中该第二功率与该第一功率之间的差值为5瓦。

上述的散热模块的效能的检测方法，还包括确认该些稳态热阻值的变化趋势是否类似于该些瞬时热阻值的变化趋势，若是，则计算该些稳态热阻值与该些瞬时热阻值的回归分析的决定系数。

上述的散热模块的效能的检测方法，其中将该些散热模块压合于该均匀热源的步骤中，还包括先将该均匀热源加热至一预定温度，之后再将该些散热模块压合于该均匀热源。

根据本发明所公开的散热模块的效能的检测方法，其包括下述的步骤。提供多个第一散热模块。将这些第一散热模块压合于一不均匀热源上，并且将不均匀热源的发热功率调整至一第一发热功率。在这些第一散热模块的温度达到稳态后，量测并且记录这些第一散热模块的稳态热阻值。将一均匀热源加热至一预定温度，之后将这些第一散热模块压合于一均匀热源上，并且将均匀热源的发热功率调整至一第二功率，其中第二功率大于第一功率。在一预定时间后，并且在第一散热模块的温度尚未达到稳态时，量测并且记录这些第一散热模块的一瞬时热阻值。以一直线方程式描述这些稳态热阻值对应于这些瞬时热阻值的对应关系。设定一目标热阻值，其中目标热阻值代表这些第一散热模块于不均匀热源下的热阻值。将目标热阻值代入直线方程式以求得对应的一标准热阻值，其中标准热阻值代表这些第一散热模块于均匀热源下的热阻值。提供多个结构与该些第一散热模块的结构相同的第二散热模块。将这些第二散热模块配置于均匀热源上，并且在预定时间后量测这些散热模块在均匀热源下的一测试热阻值。标记测试热阻值高于标准热阻值的该第二散热模块。

依据本发明的其它实施例，上述的每一第一散热模块具有一风扇。风扇在第一散热模块压合于不均匀热源上时的转速相同于风扇在第一散热模块压合于均匀热源上时的转速。

依据本发明的其它实施例，上述第二功率与第一功率之间的差值为5瓦。

依据本发明的其它实施例，上述散热模块的效能的检测方法还包括确认这些稳态热阻值的变化趋势是否类似于这些瞬时热阻值的变化趋势。若是，则计算这些稳态热阻值与这些瞬时热阻值的回归分析的决定系数，若否，则修改这些散热模块。

本发明的技术效果在于：由于本发明先以一直线方程式来描述第一散热模块于不均匀热源下的热阻值对应于第一散热模块于均匀热源下的热阻值的对应关系，是以在测试第二散热模块之前，本发明能够经由此直线方程式来计算将第一散热模块配置于一非均匀热源上的目标热阻值对应至将第一散热模块配置于一均匀热源上的标准热阻值。之后，本发明便能够将这些第二散热模块配置于均匀热源上，并且以标准热阻值作为标准来预测第二散热模块配置于非均匀热源上的效能，进而评估第二散热模块的质量。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为依据本发明的一实施例的一运算装置的制造流程图；

图2为图1的实施例的第一散热模块的测试流程图；

图3A、图3B为第一散热模块的热阻值对应于输入功率的曲线示意图；

图4为以一直线方程式描述图3的稳态热阻值对应于瞬时热阻值的对应关系的示意图。

其中，附图标记

S100～S500：步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

一般而言，运算装置中的芯片，诸如中央处理器(CPU)或者绘图芯片(CPU)，在运行时，其表面温度的分布是不均匀的。因此，芯片制造商为了确保芯片在运行时，芯片所产生的热量能够被顺利地排除至芯片外，芯片制造商会依照芯片的发热模式制作数个的仿真芯片，其中每一仿真芯片的发热模式与芯片的发热方式相同，但是每一仿真芯片均不具有芯片的运算能力。之后，芯片制造商将这些仿真芯片递交给运算装置制造商，诸如组装笔记型计算机的加工厂。

如此一来，运算装置制造商便能够利用仿真芯片来设计运算装置中的散热模块，以确保芯片所产生的热量能够被顺利地移除制芯片外，进而确保具有此芯片的运算装置能够正常地运行。

以笔记型计算机的加工产业为例，对于单一款机种而言，笔记型计算机制造商的所制造的笔记型计算机的数量动辄数百万台。因此，一般而言，芯片制造商提供给运算装置制造商的仿真芯片的数量相对于生产的运算装置的数量而言是十分稀少的。因此如果以仿真芯片来逐一地量测每一个运算装置的散热模块的效能，以确定每一个散热模块均能够达到设计上的要求时，这样的检测方式将会耗费相当长的时间。换句话说，由于仿真芯片的数量十分稀少，因此这种利用仿真芯片来逐一地对散热模块进行检测的方式会造成检测散热模块的效率的降低以及造成出货的时间的延宕。

为了避免上述的问题，本发明利用一均匀发热的加热块来进行散热模块的检测。由于均匀发热的加热块在制作上较仿真芯片的制作更为简单，更适合大量制造，因此本发明能够轻易地制造出多个加热块，其中加热块的数量远大于仿真芯片的数量。如此一来，在数量上，相较于仿真芯片而言，本发明便能够在同一时间内利用加热块对较多的散热模块进行检测，以提升散热模块的检测效率。以下将对本发明进行详细地描述。

请参照图1，其为依据本发明的一实施例的一运算装置的制造流程图。如步骤S100所示，首先本实施例先设定散热模块的总散热能力需求(totalcooling capability demand)以及定义出散热模块的测试规格，其中散热模块的测试规格包括了散热模块压合于芯片的压合力(contact force)、加热块的尺寸、散热模块的风扇的规格以及风扇的转速。之后，如步骤S200所示，运算装置制造商将步骤S100所制定的散热模块的测试规格以及总散热能力需求传递给散热模块制造商。在收到运算装置制造商的能力需求请求后，散热模块制造商依据散热模块的总散热能力需求制造多个第一散热模块，其中第一散热模块具有一风扇，此风扇用以将第一散热模块的热量排除至第一散热模块外。之后，散热模块制造商对这些第一散热模块进行取样(sampling)并且对被取样的第一散热模块进测试，其中较佳的是作为样本的第一散热模块的数量大于30个。需注意的是，上述的实施例并非用以限定本发明的第一散热模块必须具有风扇。在本发明的其它实施例中，步骤S100所定义出散热模块的测试规格也可以不包括散热模块的风扇的规格以及风扇的转速。此时，散热模块制造商所制造的第一散热模块便可以不具有风扇。

以下将对上述测试第一散热模块的步骤进行详细地描述。请参照图2，其为图1的实施例的第一散热模块的测试流程图。首先如步骤S210所示，散热模块制造商将第一散热模块配置于仿真芯片上，其中第一散热模块以步骤S100所定义的一压合力压合于仿真芯片上。换句话说，第一散热模块被配置于一非均匀热源上。之后，启动仿真芯片，以使仿真芯片产生一第一发热功率W1，并且使第一散热模块的风扇依照步骤S100所规定的风扇转速运转，其中第一发热功率W1等于总散热能力需求所规定的发热功率。然后，量测并且记录第一散热模块的热阻值。在本实施例中，量测热阻值的时机是在受测试的第一散热模块达到稳态(steady state)时进行量测。换句话说，本步骤是量测并且记录第一散热模块的稳态热阻值。接着重复上述步骤，以量测其它作为样本的第一散热模块的稳态热阻值。

接着如步骤S220所示，提供一加热块，其中加热块是一均匀热源，并且加热块的尺寸是依照步骤S100所定义的测试规格的加热块尺寸所制作而成。在本实施例中，加热块包括一铜块以及一加热单元，在本实施例中此加热单元例如是加热棒或是陶瓷加热片。加热单元被配置于铜块内。由于铜块具有良好的热传导系数，因此加热棒所产生的热量能够被均匀地传递至铜块地各个部分，以使铜块的各部分的温度趋近于一致。由于铜块的各部分的温度趋近于一致，因此这种将加热棒插入铜块的加热块的结构能够被视为是一均匀热源。接着，散热模块制造商将第一散热模块配置于加热块上，其中第一散热模块以步骤S100所定义的散热模块的测试规格而组装于加热块上。较佳的是，在将第一散热模块压合于加热块之前，加热块被维持在一第一预定温度，其中此预定温度高于加热块周围的环境温度。接着将加热块的热输出功率维持在一第二发热功率，并且使第一散热模块的风扇依照步骤S100所规定的风扇转速运转，其中第二发热功率大于第一发热功率。然后，在一第一预定时间后，量测并且记录第一散热模块的热阻值。在本实施例中，量测热阻值的时机是在第一散热模块的温度尚未达到稳态的状态时进行量测。换句话说，本步骤是量测并且记录第一散热模块的瞬时(transient state)热阻值。接着重复上述步骤，以量测其它作为样本的第一散热模块的瞬时热阻值。

接着请参照步骤S230，比较这些第一散热模块的稳态热阻值的变化趋势以及这些第一散热模块的瞬时热阻值的变化趋势。举例而言，请参照图3A以及图3B，其为第一散热模块的热阻值对应于散热模块样本编号的曲线示意图。本实施例经由图3A以及图3B来比较第一散热模块的稳态热阻值的变化趋势以及第一散热模块的瞬时热阻值的变化趋势，其中图3A的曲线L1代表第一散热模块被配置于仿真芯片上时，每个被取样的散热模块的稳态热阻值所连成的曲线；图3B的曲线L2代表第一散热模块被配置于加热块上时，每个被取样的散热模块的瞬时热阻值所连成的曲线。在图3A与图3B中，横坐标代表散热模块样本编号，相同的散热模块样本编号代表着相同的散热模块，图3A的纵坐标代表散热模块的稳态热阻值，图3B纵坐标代表散热模块的瞬时热阻值。若同一个样本编号的散热模块处于稳态热阻值的变化趋势不同于其处于瞬时热阻值的变化趋势时，则重新检验步骤S210至步骤S230中的实验设备或是实验条件。在检验过后，若发现实验设备发生误差或是发现部分的散热模块的实验环境不同于其余的散热模块的实验环境时，本实施例便可以对实验设备进行校正或是重新统一散热模块的测试条件，例如，修改均匀热源的面积、加热时间、调整压合力或者加热功率。之后，再重新执行步骤S210～S230以使同一个样本编号的散热模块的稳态热阻值的变化趋势类似于其瞬时热阻值的变化趋势

请参照图4，图4为以一直线方程式描述图3的稳态热阻值对应于瞬时热阻值的对应关系的示意图，其横坐标为稳态热阻，纵坐标为瞬时热阻。需注意的是，上述“同一个样本编号的散热模块的稳态热阻值的变化趋势类似于其瞬时热阻值的变化趋势”中所谓“类似于”是指当以一直线方程式描述这些作为样本的第一散热模块于仿真芯片(即不均匀热源)下的稳态热阻值对应于这些作为样本的第一散热模块于加热块(即均匀热源)下的瞬时热阻值的对应关系，其中此直线方程式的回归分析的决定系数(R2，Coefficient of Determination)须大于0.8。

请再次参照图1，若上述的直线方程式的回归分析的决定系数大于0.8时，进行步骤S300。在步骤S300中，散热模块制造商将上述的直线方程式以及步骤S210～步骤S230的测试条件传递给运算装置制造商确认。之后，运算模块制造商设定一目标热阻值，其中该目标热阻值代表第一散热模块于仿真芯片(即不均匀热源)下的稳态热阻值。然后，将目标热阻值代入直线方程式以求得对应的一标准热阻值，其中标准热阻值代表第一散热模块于加热块(即均匀热源)下的瞬时热阻值。

接着请参照步骤S400，散热模块制造商制造多个第二散热模块，其中第二散热模块的数量大于第一散热模块的数量，并且第二散热模块的结构相同于第一散热模块的结构。接着，散热模块制造商提供至少一个加热块。散热模块制造商将第二散热模块配置于加热块上，其中第二散热模块以步骤S100所定义的散热模块的测试规格而组装于加热块上。较佳的是，在将第二散热模块压合于加热块之前，加热块被维持在一第二预定温度，其中此预定温度高于加热块周围的环境温度。在本实施例中，本步骤S400所指的第二预定温度相同于步骤S220所指的第一预定温度。接着将加热块的热输出功率维持在一第二发热功率，其中第二发热功率大于第一发热功率。然后，在第二预定时间后，并且在第二散热模块的温度尚未达到稳态的状态时，量测并且记录第二散热模块的测试热阻值。在本实施例中，第二预定时间的长度相等于第一预定时间的长度。接着重复上述步骤，以量测剩余的第二散热模块的测试热阻值。

接着如步骤S500所示，标记测试热阻值高于标准热阻值的第二散热模块。在本实施例中，这些测试热阻值高于标准热阻值的第二散热模块被标记为不良品。

基于上述，由于本发明先以一直线方程式来描述第一散热模块于不均匀热源下的热阻值对应于第一散热模块于均匀热源下的热阻值的对应关系，因此本发明能够经由此直线方程式来计算将第一散热模块配置于一非均匀热源上的目标热阻值对应至将第一散热模块配置于一均匀热源上的标准热阻值。之后，由于第二散热模块的结构相同于第一散热模块的结构，因此本发明便可以经由测试热阻值与标准热阻值之间的比较来预测：当第二散热模块配置于非均匀热源，第二散热模块是否能够符合测试的标准(也即第二散热模块的稳态热阻值小于或等于目标热阻值)。

由于装载于运算装置的芯片(诸如中央处理器或是绘图芯片)的价格相当昂贵，并且由于芯片制造商所提供的仿真芯片的数量相当的稀少，因此如果以上述的芯片或是仿真芯片来对每一个散热模块进行测试时，将会造成运算装置制造商或是散热模块制造商的测试成本居高不下。举例而言，假设上述的第一散热模块是试产阶段的产品，而第二散热模块是正式生产阶段的产品。基于上述的状况，由于正式生产阶段所需生产的第二散热模块的数量往往十分庞大，因此若以上述的芯片或是仿真芯片来对每一个第二散热模块进行测试时，将会造成运算装置制造商或是散热模块制造商的测试成本居高不下。

相反地，由于均匀热源(诸如上述的加热块)的价格便宜，并且本发明可以经由将第二散热模块配置于均匀热源进行测试所获得的测试热阻值来预测：当第二散热模块配置于非均匀热源，第二散热模块是否能够符合测试的标准，因此本发明能够以成本低廉并且准确的方式对第二散热模块进行逐一的测试。

此外，由于上述的实施例是在第二散热模块的温度尚未达到稳态的状态下即进行第二散热模块的热阻值的量测，而不是等到第二散热模块的温度达到稳态时才量测其热阻值，因此这样的量测方法可以在这些第二散热模块中快速地筛选出符合测试标准的第二散热模块。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种散热模块的效能的检测方法，其特征在于，包括：

提供多个第一散热模块；

将该些第一散热模块压合于一不均匀热源上，并且将该不均匀热源的发热功率调整至一第一功率；

在该些第一散热模块的温度达到稳态后，量测并且记录该些第一散热模块的稳态热阻值；

将一均匀热源的温度调整至一预定温度，之后将该些第一散热模块压合于一均匀热源上，并且将该均匀热源的发热功率调整至一第二功率，其中该第二功率大于该第一功率；

在一预定时间后，并且在该第一散热模块的温度尚未达到稳态时，量测并且记录该些第一散热模块的一瞬时热阻值；

以一直线方程式描述该些稳态热阻值对应于该些瞬时热阻值的对应关系，其中该直线方程式的回归分析的决定系数大于0.8；

设定一目标热阻值，其中该目标热阻值代表该些第一散热模块于该不均匀热源下的热阻值；

将该目标热阻值代入该直线方程式以求得对应的一标准热阻值，其中该标准热阻值代表该些第一散热模块于该均匀热源下的热阻值；

提供多个第二散热模块，其中该些第二散热模块的结构与该些第一散热模块的结构相同；

将该些第二散热模块配置于该均匀热源上，并且在该预定时间后量测该些散热模块在该均匀热源下的一测试热阻值；以及

标记该测试热阻值高于该标准热阻值的该些第二散热模块。

2.如权利要求1所述的散热模块的效能的检测方法，其特征在于，该第一散热模块具有一风扇，该风扇在该第一散热模块压合于该不均匀热源上时的转速相同于该风扇在该些第一散热模块压合于该均匀热源上时的转速。

3.如权利要求1所述的散热模块的效能的检测方法，其特征在于，该第二功率与该第一功率之间的差值为5瓦。

4.如权利要求1所述的散热模块的效能的检测方法，其特征在于，还包括确认该些稳态热阻值的变化趋势是否类似于该些瞬时热阻值的变化趋势，若是，则计算该些稳态热阻值与该些瞬时热阻值的回归分析的决定系数。

5.如权利要求1所述的散热模块的效能的检测方法，其特征在于，将该些散热模块压合于该均匀热源的步骤中，还包括先将该均匀热源加热至一预定温度，之后再将该些散热模块压合于该均匀热源。

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