CN106092904A - 一种材料光热转换效率测试平台及其测试方法 - Google Patents

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钱诚
叶怀宇
樊学军
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Abstract

本发明提供一种材料光热转换效率测试平台，它包括测试支架、红外温度测试设备、控温平台、供电电源、计算机、结温测试仪和光色电参数测试系统；所述红外温度测试设备和控温平台置于测试支架上，所述供电电源设于控温平台的下方，所述计算机连接结温测试仪和光色电参数测试系统。本发明通过搭建综合光、热、电性能分析的测试平台，通过测试定量分析灌封材料吸收光能再转换成热能的效率，提高适用于高密度封装器件的灌封材料的研发效率，能够帮助科研单位迅速有效地进行材料性能对比及开发。

Description

一种材料光热转换效率测试平台及其测试方法
技术领域
本发明涉及微电子器件封装领域，具体地说是一种材料光热转换效率的测试平台及其测试方法。
背景技术
目前高功率密度集成已经成为主流的微电子器件封装形式，其面临的瓶颈是高功率密度所产生的高密度热流，使器件的整体温度上升，影响其可靠性。对于发光器件，如蓝光LED、紫外LED、白光LED等，其灌封材料不仅要保证器件的出光效率，同时需要有较好的耐热性能。以往的实验发现，LED发出的不同波段的光会被灌封材料部分吸收，并不等量的转换成热量。现有技术中，还没有定性定量分析灌封材料吸收光能再转换成热能的平台、设备及测试方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种用于测试灌封材料光热转换效率的测试平台以及相应的测试方法，从而提高适用于高密度封装器件的灌封材料的研发效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种材料光热转换效率测试平台，它包括测试支架、红外温度测试设备、控温平台、供电电源、计算机、结温测试仪和光色电参数测试系统；所述红外温度测试设备和控温平台置于测试支架上，所述供电电源设于控温平台的下方，所述计算机连接结温测试仪和光色电参数测试系统。
进一步地，所述红外温度测试设备为手持式红外热成像仪或大型红外检测仪。
进一步地，所述红外温度测试设备通过无线传输数据或用数据线传输数据至计算机。
进一步地，所述控温平台是风冷或水冷或半导体制冷的冷却系统。
进一步地，所述控温平台上设有螺丝安装孔位。
进一步地，所述的一种材料光热转换效率测试平台，还包括其测试方法；它包括以下步骤：
(1)搭建材料光热转换效率的测试平台；
(2)将待测器件固定在控温平台上，控制底板温度为Tb，接通供电电源为器件供电使其处于工作状态；
(3)当器件达到热平衡稳定后，通过结温测试仪实时测量器件在当前工作状态的电压U、电流I、结温Tj，将测量数据传输到计算机。使用红外温度测试设备记录当前处于工作状态的器件的温度图像及器件灌封材料的表面温度值Ts和当前环境温度Ta；
(4)将控温平台连接光色电参数测试系统，控制底板温度为Tb，供电电源为器件供电使其处于工作状态，并保持电压U、电流I与结温测试时一致。通过光色电参数测试系统测试器件的光电参数，记录辐射通量Φe；将器件灌封材料从待测器件上取下来，保持电压U、电流I与结温测试时一致，通过光色电参数测试系统测试器件的辐射通量Φe0；
进一步地，所述材料光热转换效率参数的计算公式如下：
材料吸收光能P光＝Φe0–Φe0
材料产热能Q＝C*M*ΔT
温度改变量ΔT＝Ts-Ta
材料光热转换效率η＝Q/P光
其中，C为材料比热容，M为材料质量。
本发明一种材料光热转换效率测试平台及其测试方法通过搭建综合光、热、电性能分析的测试平台，通过测试定量分析灌封材料吸收光能再转换成热能的效率，提高适用于高密度封装器件的灌封材料的研发效率，能够帮助科研单位迅速有效地进行材料性能对比及开发。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种材料光热转换效率测试平台的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种材料光热转换效率测试平台，它包括测试支架1、红外温度测试设备2、控温平台3、供电电源4、计算机5、结温测试仪6和光色电参数测试系统7；所述红外温度测试设备2和控温平台3置于测试支架1上，所述供电电源4设于控温平台3的下方，所述计算机5连接结温测试仪6和光色电参数测试系统7。所述红外温度测试设备2为手持式红外热成像仪或应用于大批量生产中的红外检测仪。所述红外温度测试设备2通过无线传输数据或用数据线传输数据至计算机5。所述控温平台3是风冷或水冷或半导体制冷或三者两两结合或三者结合的冷却系统。所述控温平台3上设有螺丝安装孔位。
本发明一种材料光热转换效率测试平台的红外温度测试设备2用于拍摄器件表面的温度分布，其帧频在20Hz以上，能自动捕捉显示最高最低温度的变化。本发明的控温平台3，用于控制器件底部温度为预设温度值。供电电源4用来实现器件的正常工作的供电作用。计算机5用于记录结温测试仪6和光色电参数测试系统7的数据记录与处理。其中，结温测试仪6用于测试器件芯片的实时结温。光色电参数测试系统7用于测试器件在不同工作状态下的光电参数，该系统安装器件的底座配有控温装置，用于控制器件底部温度与结温测试时的预设温度值一致。
本发明的红外温度测试设备2可以选用手持式的红外热成像仪，也可以是应用于大批量生产中的红外检测仪，该设备可以通过无线传输数据至计算机，也可以用数据线传输数据。
本发明的控温平台3，可以是风冷、水冷、半导体制冷或者是这三者组合的冷却系统。该平台上表面平整易于贴装器件，并预留螺丝安装孔位用于固定器件，以保障器件与平台的充分接触；结温测试仪6和光色电参数测试系统7可以购买市场上已有的设备，也可以定制。
本发明一种材料光热转换效率的测试平台的测试方法，包括以下步骤：
(1)搭建材料光热转换效率的测试平台；
(2)将待测器件固定在控温平台上，控制底板温度为Tb，接通供电电源为器件供电使其处于工作状态；
(3)当器件达到热平衡稳定后，通过结温测试仪实时测量器件在当前工作状态的电压U、电流I、结温Tj，将测量数据传输到计算机。使用红外温度测试设备记录当前处于工作状态的器件的温度图像及器件灌封材料的表面温度值Ts和当前环境温度Ta；
(4)将控温平台连接光色电参数测试系统，控制底板温度为Tb，供电电源为器件供电使其处于工作状态，并保持电压U、电流I与结温测试时一致。通过光色电参数测试系统测试器件的光电参数，记录辐射通量Φe；将器件灌封材料从待测器件上取下来，保持电压U、电流I与结温测试时一致，通过光色电参数测试系统测试器件的辐射通量Φe0；
(5)材料光热转换效率参数的计算公式如下：
材料吸收光能P光＝Φe0–Φe0
材料产热能Q＝C*M*ΔT
温度改变量ΔT＝Ts-Ta
材料光热转换效率η＝Q/P光
其中，C为材料比热容，M为材料质量。
本实施例提供的搭建一个材料光热转换效率测试平台，能够帮助科研单位迅速有效地进行材料性能对比及开发。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种材料光热转换效率测试平台，其特征是：它包括测试支架、红外温度测试设备、控温平台、供电电源、计算机、结温测试仪和光色电参数测试系统；所述红外温度测试设备和控温平台置于测试支架上，所述供电电源设于控温平台的下方，所述计算机连接结温测试仪和光色电参数测试系统。
2.根据权利要求1所述的一种材料光热转换效率测试平台，其特征是：所述红外温度测试设备为手持式红外热成像仪或大型红外检测仪。
3.根据权利要求2所述的一种材料光热转换效率测试平台，其特征是：所述红外温度测试设备通过无线传输数据或用数据线传输数据至计算机。
4.根据权利要求1所述的一种材料光热转换效率测试平台，其特征是：所述控温平台是风冷或水冷或半导体制冷的冷却系统。
5.根据权利要求1或权利要求4所述的一种材料光热转换效率测试平台，其特征是：所述控温平台上设有螺丝安装孔位。
6.根据权利要求1所述的一种材料光热转换效率测试平台，还包括其测试方法；其特征是，它包括以下步骤：
(1)搭建材料光热转换效率的测试平台；
(2)将待测器件固定在控温平台上，控制底板温度为Tb，接通供电电源为器件供电使其处于工作状态；
(3)当器件达到热平衡稳定后，通过结温测试仪实时测量器件在当前工作状态的电压U、电流I、结温Tj，将测量数据传输到计算机。使用红外温度测试设备记录当前处于工作状态的器件的温度图像及器件灌封材料的表面温度值Ts和当前环境温度Ta；
(4)将控温平台连接光色电参数测试系统，控制底板温度为Tb，供电电源为器件供电使其处于工作状态，并保持电压U、电流I与结温测试时一致。通过光色电参数测试系统测试器件的光电参数，记录辐射通量Φe；将器件灌封材料从待测器件上取下来，保持电压U、电流I与结温测试时一致，通过光色电参数测试系统测试器件的辐射通量Φe0。
7.根据权利要求6所述的一种材料光热转换效率测试平台的测试方法，其特征是：所述材料光热转换效率参数的计算公式如下：
材料吸收光能P光＝Φe0–Φe0
材料产热能Q＝C*M*ΔT
温度改变量ΔT＝Ts-Ta
材料光热转换效率η＝Q/P光
其中，C为材料比热容，M为材料质量。
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