CN103364431A - 一种热阻测试方法及装置 - Google Patents

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何为
刘哲
王玉
付红志
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Abstract

本发明公开了一种热阻测试方法及装置，所述方法为：在待测件的第一测试面一侧设置隔热部件，在所述隔热部件与待测件之间设置固定于待测件之上的加热部件，以及在待测件的第二测试面一侧设置散热部件，在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，分别检测待测件的第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值ΔT，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R＝ΔT/P获得待测件的热阻值R。本发明由于采用了能将加热部件产生的热量全部导入被测复合导热材料的隔热部件，避免了在热阻测试过程中加热部件产生的热量在环境中散失而导致热阻测试不精准的问题。

Description

一种热阻测试方法及装置
技术领域
本发明涉及测试领域，具体而言，涉及一种复合导热材料热阻测试方法及装置，除此之外，本发明提供的热阻测试方法及装置还可应用于除复合导热材料之外的其他待测件之上。 
背景技术
目前，随着电子元器件密度的提高以及大功率电子设备的小型化，电子产品的热可靠性越来越被重视，因此相应地对电子行业中应用到的印制电路板、排线等材料的导热性提出了更高要求。 
通常，表示材料导热性的参数有两种：导热率和热阻，其中，导热率用来表示某种材料的导热性，热阻则用来表示某个物件的导热性。对于导热率的测试可按照ASTM D5470（Standard Test Method for Thermal Transmission Properties of Thermally Conductive Electrical Insulation Materials）标准进行，而热阻测试目前还没有统一的标准测试方法。 
对于材质均匀的材料，如树脂、玻璃布等可以用导热率来表示其导热性，但是电子行业中常用的材料很多并非是均质材料，而通常是一些复合材料，例如印制电路板的组成中，由树脂、玻璃布、铜箔层压形成覆铜板，覆铜板再与半固化片层压形成最终的印制电路板，其每层材料的导热率相差甚大，并且在制造过程中，原本均质的材料性质也会发生变化，导致对材料的导热性也有较大影响。除此之外，当层间结合程度较弱或层内成分变化导致不均匀时，会影响传热载流子的散射，同样也会使导热性变劣。因此，通过印制电路板各层材料的导热率来评价该复合导热材料的导热性，难以反映真实情况，不利于生产过程中的质量控制。在实际应用过程中，对于这类复合材料，采用热阻能从整体上评价材料对热量的传导性能。 
目前对复合导热材料热阻的测试方法是将大功率三极管焊接在复合导热 材料上，复合导热材料的下面连接有散热器，通过三极管进行加热，测量复合导热材料上下面的温度差以及三极管的消耗功率，从而计算出热阻。该方法存在的缺陷是，其没有考虑三极管在环境中的散热问题以及散热器本身的散热问题，导致热量集中在散热器上造成测试不精确。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种热阻测试方法及装置，其能够较为准确的测量待测件（例如复合导热材料）的热阻。 
为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案： 
一种热阻测试方法，其中，在待测件的第一测试面一侧设置隔热部件，在所述隔热部件与待测件之间设置固定于待测件之上的加热部件，以及在待测件的第二测试面一侧设置散热部件，在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，所述方法包括： 
分别检测待测件的第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值△T，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得待测件的热阻值R。 
优选地，所述待测件为复合导热材料。 
优选地，所述加热部件连接至外部电源，所述加热部件为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件中的一种。 
优选地，所述加热部件通过第一导热材料粘结或焊接于所述待测件的第一测试面之上；所述散热部件通过第二导热材料粘结于所述待测件的第二测试面之上。 
优选地，在热阻测试过程中，采用外部冷却装置对所述散热部件进行散热冷却。 
一种热阻测试装置，包括： 
设置于待测件第一测试面一侧的隔热部件； 
设置于所述隔热部件与待测件之间且固定于待测件之上的加热部件； 
用于检测待测件第一测试面温度的第一温度检测单元； 
用于检测待测件第二测试面温度的第二温度检测单元； 
以及， 
设置于待测件第二测试面一侧的散热部件； 
在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，通过所述第一温度检测单元以及第二温度检测单元分别获取待测件第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值△T，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得待测件的热阻值R。 
优选地，所述待测件为复合导热材料。 
优选地，所述加热部件连接至外部电源，所述加热部件为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件中的一种。 
优选地，所述加热部件通过第一导热材料粘结或焊接于所述待测件的第一测试面之上；所述散热部件通过第二导热材料粘结于所述待测件的第二测试面之上。 
优选地，在热阻测试过程中，采用外部冷却装置对所述散热部件进行散热冷却。 
通过上述本发明的技术方案可以看出，本发明提供的一种用于测试复合导热材料热阻的测试方法及装置，由于采用了能将加热部件产生的热量全部导入被测复合导热材料的隔热部件，避免了在热阻测试过程中加热部件产生的热量在环境中散失而导致热阻测试不精准的问题，而且在热阻测试过程中，利用本发明额外增加的外部冷却装置及时对散热模块进行散热冷却，能及时地将复合导热材料底面的热量散走，从而不会造成复合导热材料底面的温度聚集，进而大大地提高了热阻的测试精度。 
附图说明
图1是本发明实施例提供的加热部件的结构示意图； 
图2是本发明实施例提供的隔热部件的结构示意图； 
图3是本发明实施例提供的散热部件的结构示意图； 
图4是本发明实施例提供的热阻测试装置工作原理图。 
本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。 
本发明实施例提供的一种热阻测试方法，其在待测件的第一测试面一侧设置隔热部件，在所述隔热部件与待测件之间设置固定于待测件之上的加热部件，以及在待测件的第二测试面一侧设置散热部件，在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，所述方法包括： 
分别检测待测件的第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值△T，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得待测件的热阻值R。 
采用该方法，可以测试多种材质或复合导热制成的待测件，在本发明实施例中，主要以测试复合导热材料为例讲述本发明的发明精神。 
在该方法中，所述加热部件连接至外部电源，所述加热部件可以为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件。不难想到，除上述三种加热部件之外，还可以采用其他加热元件对复合导热材料进行加热，以测试其热阻。 
优选实施方式中，如图1所示，所述加热部件10通过第一导热材料11粘结或焊接于复合导热材料20的第一测试面201之上，例如，通过焊锡焊接于复合导热材料20的第一测试面201之上，或通过高导热胶将所述加热部件10粘结于复合导热材料20的第一测试面201之上，当然，除上述两种固定方式之外，本技术领域的普通技术不难想到还可以通过其他固定方式，将所述加热部件10固定于复合导热材料20之上，且使得加热部件10与复合导热材料20之间具备良好的导热性。 
优选实施方式中，如图3所示，所述散热部件40通过第二导热材料41 粘结于所述复合导热材料20的第二测试面202之上，例如，通过导热粘结材料将所述加热部件10粘结于复合导热材料20的第一测试面201之上，当然，除上述固定方式之外，本技术领域的普通技术不难想到还可以通过其他固定方式，将所述散热部件40固定于复合导热材料20之上，且使得散热部件40与复合导热材料20之间具备良好的导热性。 
在本发明实施例中，参考图4，所述隔热部件30用以在热阻测试过程中将加热部件10产生的热量通过所述隔热部件30形成的单向导热通道100透过所述复合导热材料20传递至所述散热部件40，其可以防止加热部件10产生的热量散发至外界环境之中，而仅通过所述隔热部件30形成的单向导热通道100全部流向所述复合导热材料20。 
优选实施方式下，如图2所示，所述隔热部件30包括呈单向开口的隔热外壳31，所述隔热外壳31的开口用以形成单向传导加热部件10产生的热量的单向导热通道100。 
优选地，所述隔热部件30还包括填充于隔热外壳31与复合导热材料20之间空隙的隔热填充材料32，继续参考图2，所述隔热填充材料32用于进一步防止加热部件10产生的热量散失于外界环境之中。在实际应用过程中，当隔热外壳31的开口处与隔热填充材料32仍存有间隙时，也应理解为该间隙处填充了所述隔热填充材料32，用于防止所述加热部件10产生的热量通过所述隔热外壳31的开口处与隔热填充材料32之间存有的间隙散失于外界环境之中。 
优选实施方式中，在采用本发明实施例提供的热阻测试方法进行热阻测试过程中，可以采用外部冷却装置60对所述散热部件40进行散热冷却，如采用外置风扇对散热模块进行吹风冷却，从而使得复合导热材料20下聚集的热量很快散走。 
在采用本发明实施例提供的热阻测试方法进行复合导热材料20的热阻过程中，如图4所示，通过接通连接至加热部件10的外部电源50以开启所述加热部件10的工作回路，以使得加热部件10开始加热，由于加热部件10与复合导热材料20、复合导热材料20与散热部件40之间具备良好的导热性，加热部件10产生的热量很快便通过复合导热材料20到达散热部件40，并且，由于设置了上述的隔热部件30，使得加热部件10产生的热量被全部传递到了 复合导热材料20以及散热部件40，当温度稳定后，通过温度检测装置（例如热电偶）分别检测复合导热材料20第一测试面201与第二测试面202的温度值并计算其绝对温差值△T，其中，在检测复合导热材料20第一测试面201的温度时，可以选择加热部件10的壳体，或者焊锡或者高导热胶的内部作为温度检测点；在检测复合导热材料20第二测试面202的温度时，可以选择复合导热材料20正下方的散热部件40的底部作为温度检测点。 
并且通过加热部件10的工作回路获取加热部件10的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得复合导热材料20的热阻值R。其中，通过包括外部电源50以及加热部件10在内的工作回路获取加热部件10的功耗值P的方法为本技术领域的公知常识，本文对其不做赘述。 
相应地，本发明实施例还提供了一种热阻测试装置，所述装置包括： 
设置于待测件第一测试面201一侧的隔热部件30； 
设置于所述隔热部件30与待测件之间且固定于待测件之上的加热部件10； 
用于检测待测件第一测试面201温度的第一温度检测单元70； 
用于检测待测件第二测试面202温度的第二温度检测单元80； 
以及， 
设置于待测件第二测试面202一侧的散热部件40； 
在热阻测试过程中，所述加热部件10产生的热量通过所述隔热部件30形成的单向导热通道100透过所述待测件传递至所述散热部件40，通过所述第一温度检测单元70以及第二温度检测单元80分别获取待测件第一测试面201与第二测试面202的温度值并计算其绝对温差值△T，获取加热部件10的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得待测件的热阻值R。 
在实际应用过程中，可以通过本发明实施例提供的该热阻测试装置测试多种材质或复合导热制成的待测件，在本发明实施例中，主要以测试复合导热材料20为例讲述本发明。 
在本实施例中，所述加热部件10连接至外部电源，所述加热部件10可以为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件。不难想到，除上述三种加热部件10之外，还可以采用其他加热元件对复合导热材料20进行加热，以测试其热阻。 
优选实施方式中，继续参考图1所示，所述加热部件10通过第一导热材料11粘结或焊接于复合导热材料20的第一测试面201之上，例如，通过焊锡焊接于复合导热材料20的第一测试面201之上，或通过高导热胶将所述加热部件10粘结于复合导热材料20的第一测试面201之上，当然，除上述两种固定方式之外，本技术领域的普通技术不难想到还可以通过其他固定方式，将所述加热部件10固定于复合导热材料20之上，且使得加热部件10与复合导热材料20之间具备良好的导热性。 
优选实施方式中，继续参考图3所示，所述散热部件40通过第二导热材料41粘结于所述待测件的第二测试面202之上，例如，通过导热粘结材料将所述加热部件10粘结于复合导热材料20的第一测试面201之上，当然，除上述固定方式之外，本技术领域的普通技术不难想到还可以通过其他固定方式，将所述散热部件40固定于复合导热材料20之上，且使得散热部件40与复合导热材料20之间具备良好的导热性。 
在本发明实施例中，所述隔热部件30用以在热阻测试过程中将加热部件10产生的热量通过所述隔热部件30形成的单向导热通道100透过所述复合导热材料20传递至所述散热部件40，其可以防止加热部件10产生的热量散发至外界环境之中，而仅通过所述隔热部件30形成的单向导热通道100全部流向所述复合导热材料20。 
优选实施方式下，继续参考图2所示，所述隔热部件30包括呈单向开口的隔热外壳31，所述隔热外壳31的开口用以形成单向传导加热部件10产生的热量的单向导热通道100。 
更为优选地，所述隔热部件30还包括填充于隔热外壳31与复合导热材料20之间空隙的隔热填充材料32，继续参考图2，所述隔热填充材料32用于进一步防止加热部件10产生的热量散失于外界环境之中。在实际应用过程中，当隔热外壳31的开口处与隔热填充材料32仍存有间隙时，也应理解为该间隙处填充了所述隔热填充材料32，用于防止所述加热部件10产生的热量通过所述隔热外壳31的开口处与隔热填充材料32之间存有的间隙散失于外界环境之中。 
优选实施方式中，在采用本发明实施例提供的热阻测试方法进行热阻测试过程中，可以采用外部冷却装置60对所述散热部件40进行散热冷却，如 采用外置风扇对散热模块进行吹风冷却，从而使得复合导热材料20下聚集的热量很快散走。 
在采用本发明实施例提供的热阻测试装置进行复合导热材料20的热阻过程中，如图4所示，通过接通连接至加热部件10的外部电源以开启所述加热部件10的工作回路，以使得加热部件10开始加热，由于加热部件10与复合导热材料20、复合导热材料20与散热部件40之间具备良好的导热性，加热部件10产生的热量很快便通过复合导热材料20到达散热部件40，并且，由于设置了上述的隔热部件30，使得加热部件10产生的热量被全部传递到了复合导热材料20以及散热部件40，当温度稳定后，通过温度检测装置（例如热电偶）分别检测复合导热材料20第一测试面201与第二测试面202的温度值并计算其绝对温差值△T，其中，在检测复合导热材料20第一测试面201的温度时，可以选择加热部件10的壳体，或者焊锡或者高导热胶的内部作为温度检测点；在检测复合导热材料20第二测试面202的温度时，可以选择复合导热材料20正下方的散热部件40的底部作为温度检测点。 
之后通过开启加热部件10的工作回路获取加热部件10的功耗值P，并依据数学式R=△T/P获得复合导热材料20的热阻值R。其中，通过包括外部电源50以及加热部件10在内的工作回路获取加热部件10的功耗值P的方法为本技术领域的公知常识，本文对其不做赘述。 
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (10)

1.一种热阻测试方法，其特征在于，在待测件的第一测试面一侧设置隔热部件，在所述隔热部件与待测件之间设置固定于待测件之上的加热部件，以及在待测件的第二测试面一侧设置散热部件，在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，所述方法包括：
分别检测待测件的第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值ΔT，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R＝ΔT/P获得待测件的热阻值R。
2.如权利要求1所述的热阻测试方法，其特征在于，所述待测件为复合导热材料。
3.如权利要求2所述的热阻测试方法，其特征在于，所述加热部件连接至外部电源，所述加热部件为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件中的一种。
4.如权利要求1或3所述的热阻测试方法，其特征在于，所述加热部件通过第一导热材料粘结或焊接于所述待测件的第一测试面之上；所述散热部件通过第二导热材料粘结于所述待测件的第二测试面之上。
5.如权利要求4所述的热阻测试方法，其特征在于，在热阻测试过程中，采用外部冷却装置对所述散热部件进行散热冷却。
6.一种热阻测试装置，其特征在于，包括：
设置于待测件第一测试面一侧的隔热部件；
设置于所述隔热部件与待测件之间且固定于待测件之上的加热部件；
用于检测待测件第一测试面温度的第一温度检测单元；
用于检测待测件第二测试面温度的第二温度检测单元；
以及，
设置于待测件第二测试面一侧的散热部件；
在热阻测试过程中，所述加热部件产生的热量通过所述隔热部件形成的单向导热通道透过所述待测件传递至所述散热部件，通过所述第一温度检测单元以及第二温度检测单元分别获取待测件第一测试面与第二测试面的温度值并计算其绝对温差值ΔT，获取加热部件的功耗值P，并依据数学式R＝ΔT/P获得待测件的热阻值R。
7.如权利要求6所述的热阻测试装置，其特征在于，所述待测件为复合导热材料。
8.如权利要求6所述的热阻测试装置，其特征在于，所述加热部件连接至外部电源，所述加热部件为大功率MOS管、大功率三极管或大功率LED器件中的一种。
9.如权利要求6所述的热阻测试装置，其特征在于，所述加热部件通过第一导热材料粘结或焊接于所述待测件的第一测试面之上；所述散热部件通过第二导热材料粘结于所述待测件的第二测试面之上。
10.如权利要求6所述的热阻测试装置，其特征在于，在热阻测试过程中，采用外部冷却装置对所述散热部件进行散热冷却。
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