CN106198614B - 热传导性能测试装置及加压工具 - Google Patents

Abstract

一种热传导性能测试装置及加压工具，该测试装置包含一基座、一线性致动器、一压力感应器、一压力传递板、一施压板、若干个压缩弹簧、一微调板及一加热头。基座具有一承载部，以承载一散热模块。线性致动器设置于基座上方且具有一输出杆，沿一直线朝向承载部输出施压力。压力感应器连接于输出杆，以检测施压力的大小。压力传递板具有一顶面及一底面，压力感应器接触顶面。施压板具有一上表面及一下表面，上表面朝向压力传递板的底面。压缩弹簧设置于压力传递板及施压板之间，平衡压力传递板对施压板施加的施压力。微调板包含一球状结构，以接触施压板的下表面。加热头设置于微调板远离下表面的一侧面，以对散热模块的热源接触面施加施压力并加热。

Description

热传导性能测试装置及加压工具

技术领域

本发明涉及散热模块的热阻系数量测，特别涉及一种加压工具以及一种具有该加压装置的热传导性能测试装置。

背景技术

散热模块的热阻系数，影响了散热模块的真实表现。因此对于散热模块的热阻系数进行量测，为散热模块的研发、测试过程中的重要作业阶段。

现有公知技术领域中，对于热阻系数的量测方式大致上有下列基本机制。以一加热头于一垂直方向接触散热模块的热源接触面，并以加热头对热源接触面施加一预定压力。接着，以预定加热功率及预定热量，对散热模块进行加热。于加热完成后，量测散热模块沿着垂直方向的温度差，从而换算出散热模块于垂直方向的热阻系数。

前述测试机制主要面临的问题有二。

其一、加热头对于散热模块的热源接触面施加的压力经常有偏斜状态，且偏斜状态发生时也不易发现；一旦有偏斜状态发生，就会导致施压力不均，而致使加热头无法确实平贴于散热模块的热源接触面。此种无法平贴于散热模块的热源接触面的情形，将致使所量取的热阻系数上升而失真。

其二，加热头的施压力来自一线性致动器。常用的线性致动器为气压缸。气压缸有压力不稳定而导致输出的施压力不稳定的问题；在输出的施压力不足时，所量取的热阻系数同样会上升而失真，致使量测者必须等待气压缸的压力回升后重新测试，致使测试效率不佳

发明内容

基于现有技术有施压不均或是施压力不稳定而造成所量测的热阻系数数值失真的问题，本发明的目的在于提出一种加压工具与一种具有加压工具的热传导性能测试装置，可解决施压力偏斜或不稳定所造成的问题。

为达上述目的，本发明提出一种热传导性能测试装置，用以测试一散热模块的热传导性能，包含一基座、一线性致动器、一压力感应器、一压力传递板、一施压板、若干个压缩弹簧、一微调板以及一加热头。

基座具有一承载部，承载部用以承载散热模块，且散热模块的一热源接触面朝上。线性致动器设置于基座上方，用以产生一施压力，且线性致动器具有一输出杆，输出杆用以沿着一直线朝向承载部输出施压力。压力感应器连接于输出杆，用以检测施压力的大小。压力传递板具有一顶面及一底面，压力感应器用以接触顶面。施压板与压力传递板相隔一间隔距离设置，施压板具有一上表面及一下表面，上表面朝向压力传递板的底面。压缩弹簧设置于压力传递板及施压板之间，用以平衡压力传递板对施压板施加的施压力。微调板与施压板的下表面保持一间隔距离设置，且微调板包含一球状结构，用以接触施压板的下表面。加热头设置于微调板远离下表面的一侧面，用以对散热模块的热源接触面施加施压力并加热。

于一具体实施例中，微调板包含一突出部，延伸于微调板的边缘。

于一具体实施例中，微调板更包含若干的定位孔，用以供若干个定位杆穿过而固定于施压板的下表面。

于一具体实施例中，各定位孔分别是一长槽孔。

于一具体实施例中，热传导性能测试装置更包含一支柱，固定于基座上，且线性致动器固定于支柱上。

于一具体实施例中，支柱更包含一导引件，导引件具有一导引孔，线性致动器的输出杆穿过导引孔。

于一具体实施例中，压力传递板具有一定位槽，位于该顶面，且压力感应器接触顶面时，压力感应器位于定位槽。

于一具体实施例中，热传导性能测试装置更包含若干个导引杆，穿过压力传递板而固定于施压板的上表面，且压缩弹簧分别套于各导引杆。

于一具体实施例中，热传导性能测试装置，更包含：一控制器，电性连接于线性致动器及加热头，控制器用以控制线性致动器输出施压力，并且控制加热头以一预定功率输出一预定热量；一组温度感应器，用以检测散热模块于垂直方向的温度差；以及一运算模块，用以接收温度差，并依据散热模块的几何尺寸计算出散热模块的热阻系数。

于一具体实施例中，运算模块接收压力感应器量测的施压力数值，并于施压力数值大于一门槛值时计算散热模块的热阻系数。

于一具体实施例中，运算模块接收压力感应器量测的施压力数值；运算模块于该施压力数值大于一门槛值时计算散热模块的热阻系数并记录，并且运算模块于该施压力小于门槛值时，计算出散热模块的热阻系数，并以一修正公式修正该热阻系数后进行记录。

为达上述目的本发明还提出一种加压工具，包含一压力传递板、一施压板、若干个压缩弹簧、一微调板以及一加热头。

压力传递板具有一顶面及一底面。施压板与压力传递板相隔一间隔距离设置，施压板具有一上表面及一下表面，上表面朝向压力传递板的底面。压缩弹簧设置于压力传递板及施压板之间，用以平衡压力传递板对施压板施加的施压力。微调板与施压板的下表面保持一间隔距离设置，且微调板包含一球状结构，用以接触施压板的下表面。加热头设置于微调板远离下表面的一侧面。

于一具体实施例中，微调板包含一突出部，延伸于微调板的边缘。

于一具体实施例中，微调板更包含若干的定位孔，用以供若干个定位杆穿过而固定于施压板的下表面。

于一具体实施例中，各定位孔分别是一长槽孔。

于一具体实施例中，加压工具更包含若干个导引杆，穿过压力传递板而固定于施压板的上表面，且压缩弹簧分别套于各导引杆。

本发明提出的加压工具以及应用加压工具的热传导性能测试装置，可调整施压力的偏斜状态，而有效解决量测热阻系数过程中因施压力偏斜而造成误差的问题。同时，本发明又提出了修正公式，藉以解决线性致动器输出的施压力不稳定，而致使所取得热阻系数失真而必须重复量测的问题，有效地提升了量测热阻系数的精密度。

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本发明实施例的立体图；

图2至图4是本发明实施例中，部分元件的分解立体图；

图5是本发明实施例中，微调板的俯视图；

图6是本发明实施例中，热传导性能测试装置、控制器、温度感应器与运算模块的电路示意图；

图7与图8是本发明实施例中，热传导性能测试装置的前视图，揭示加热器对散热模块施压；

图9与图10是本发明实施例中，部分元件的剖视图；

图11是本发明实施例中，热阻系数、施压力与门槛值的曲线图。

其中，附图标记

100 热传导性能测试装置

110 基座 112 承载部

120 支柱 122 导引件

124 导引孔 130 线性致动器

132 输出杆 140 压力感应器

150 压力传递板 152 顶面

154 底面 156 定位槽

160 施压板 162 上表面

164 下表面 170 微调板

172 球状结构 174 突出部

175 定位孔 176 长槽孔

178 定位杆 180 压缩弹簧

182 导引杆 190 加热头

210 控制器 220 温度感应器

230 运算模块 900 散热模块

910 热源接触面

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：

请参阅图1及图2所示，为本发明实施例所揭露的一种热传导性能测试装置100，用以测试一散热模块900的热传导性能。热传导性能测试装置100包含一基座110、一线性致动器130、一压力感应器140、一加压工具以及一加热头190。加压工具包含一压力传递板150、施压板160、一微调板170及若干个压缩弹簧180。

如图1所示，基座110具有一承载部112。承载部112用以承载散热模块900。承载部112可以是基座110表面的全部区域，也可以是配合散热模块900几何尺寸的下凹区域，或是由若干个夹工具围绕而成的区域。

如图6所示，散热模块900具有一热源接触面910，且承载部112承载散热模块900时，热源接触面910系朝上。

如图1至图4所示，线性致动器130设置于基座110上方，用以沿着一直线输出一施压力。于本发明中，线性致动器130是以气压缸为例示，但线性致动器130的具体实施并不以气压缸为限，线性致动器130也可以是气压缸、线性马达或曲柄滑块机构。如图所示，线性致动器130具有一输出杆132，输出杆132可以相对于线性致动器130的本体伸缩位移，而沿着一直线朝向基座110的承载部112，输出线性致动器130产生的施压力。

此外，为了确保输出杆132沿一直线伸缩位移，并且避免输出杆132于施压过程中发生后挫屈(Buckling)，本发明实施例的热传导性能测试装置100更包含一支柱120，固定于基座110上，且线性致动器130固定于支柱120上；支柱120包含一导引件122，导引件122具有一导引孔124，线性致动器130的输出杆132穿过导引孔124。通过导引件122的支撑，可以确保输出杆132沿一直线伸缩位移，并防止后挫屈。

如图1至图4所示，压力感应器140连接于输出杆132，用以检测施压力的大小。压力传递板150具有一顶面152及一底面154。压力感应器140用以接触顶面152。为了避免于施压过程中压力感应器140接触位置偏斜而影响所读取的数据，压力传递板150具有一定位槽156，定位槽156位于顶面152。于压力感应器140接触顶面152时，压力感应器140位于定位槽156，使得压力感应器140不会在顶面152偏斜滑移。

如图1至图4所示，施压板160与压力传递板150相隔一间隔距离设置。施压板160具有一上表面162及一下表面164，其中上表面162朝向压力传递板150的底面154。压缩弹簧180设置于压力传递板150及施压板160之间，藉以使得压力传递板150向下位移的动作，对压缩弹簧180进行压缩，而藉由压缩弹簧180对施压板160进行平均的向下施压力，而平衡压力传递板150对施压板160施加的施压力。此外，热传导性能测试装置100更包含若干个导引杆182，穿过压力传递板150而固定于施压板160的上表面162，且压缩弹簧180分别套于各导引杆182。在压缩弹簧180受压缩之后，可以平衡压力传递板150对施压板160施加的施压力，且导引杆182可以确保施压力的方向都是向下，因此使得压力传递板150对施压板160的施压可以平均分散且垂直地朝向承载部112。

如图1至图4所示，微调板170大致平行于施压板160设置，且与施压板160的下表面164保持一间隔距离。微调板170包含一球状结构172，而形成一支点。球面结构172是以点接触施压板160的下表面164，施压板160向下对微调板170施加压力时，微调板170可以藉由球状结构172作为支点，产生震动或是转动，而自动进行偏斜调整，而使微调板170向下施压的力量，可以被调整到垂直于被施压的表面。微调板170更包含一突出部174，延伸于微调板170的边缘，用以供一使用者持握，以手动对微调板170施予震动或是直接进行偏斜调整。因此施压板160对微调板170的施压，可以藉由微调板170的偏斜进行调整。

此外，如图5所示，微调板170更包含若干的定位孔175，用以供若干个定位杆178穿过而固定于施压板160的下表面164，使得微调板170可以相对于施压板160被微调而又不会由施压板160脱落。

如图5，前述的定位孔175可以由长槽孔176取代，藉以使得微调板170也可以再水平面上进行旋转调整。

如图1至图5所示，加热头190设置于微调板170远离施压板160的一侧面，用以对散热模块900的热源接触面910施加施压力并加热。

藉由加热头190对散热模块900的热源接触面910施加施压力并加热，取得散热模块900于垂直方向的温度差之后，即可换算出散热模块900的热阻系数。加热头190是连接于微调板170，也就是加热头190能够以球状结构172作为支点，产生震动或是转动，使得其加热施压面可以自动偏协调整，而平整地接触散热模块900的热源接触面910。若自动偏协调整调整后仍然有加热头190对于散热模块900的热源接触面910施加的压力偏斜的状态，则使用者可以手动以微调板170的突出部174对微调板170施加震动或直接手动进行偏斜调整，修正压力偏斜的状态，有效解决量测热阻系数过程中因施压力偏斜而造成误差的问题。

参阅图6所示，本发明更包含一控制器210、一组温度感应器220及一运算模块230。

如图6、图7与图8所示，控制器210电性连接于线性致动器130及加热头190。控制器210控制线性致动器130输出施压力，使得输出杆132向下位移，推动压力感应器140接触压力传递板150的顶面152，并进一步推动压力传递板150向下移动。接着，压缩弹簧180被压缩而平均分配施压力于施压板160的上表面162。最后，藉由施压板160的下表面164接触微调板170的球状结构172，微调板170会带动加热头190接触散热模块900的热源接触面910，对散热模块900的热源接触面910进行施压。

如图9及图10所示，微调板170的突出部174可以供使用者持握，而对微调板170进行偏斜调整，修正施压力偏斜状态，使得加热头190可以稳定且不偏斜地接触散热模块900190的热源接触面910。

如图6、图7与图8所示，接着，控制器210会控制加热头190，以一预定功率输出一预定热量。温度感应器220电性连接于运算单元。温度感应器220的数量通常为两个，沿着垂直方向设置于散热模块900的两端(顶面152及底面154)，而检测散热模块900于垂直方向的温度差，并传送到运算模块230。

运算模块230于接收温度差，将依据散热模块900的几何尺寸计算出散热模块900的热阻系数。

如图11所示，前述运算模块230取得的热阻系数，会与加热头190对散热模块900的热源接触面910的施压力相关。当施压力数值大于一门槛值时，所计算出的热阻系数会趋向一稳定值，若施压力数值小于门槛值，则热阻系数会随着施压力数值的下降而快速提升，而导致所量取的热阻系数失真，而必须重复量测。而线性致动器130输出的施压力，特别是气压缸的输出，往往有不稳定而无法即时在预定时间内维持施压力数值大于前述的门槛值。

解决上述问题的方式，是由运算模块230随时接收压力感应器140量测的施压力数值，并且在施压力数值大于一门槛值时计算散热模块900的热阻系数。

另一种方式，则是预先量测多组热阻系数与施压力数据的关系，制作出一修正公式。所述修正公式主要形式为多项式函数，是针对施压力数值小于门槛值时所量取的热阻系数与施压力数值的关系，换算出施压力数值大于门槛值对应的热阻系数。

有了上述的修正公式后，量测步骤修改为，运算模块230接收压力感应器140量测的施压力数值；运算模块230于施压力数值大于一门槛值时计算散热模块900的热阻系数并记录，并且运算模块230于施压力小于门槛值时，计算出散热模块900的热阻系数，并以修正公式修正热阻系数后进行记录。因此，只要有热阻系数及施压力数值，代入前述修正公式，就可以换算出施压力数值大于门槛值对应的热阻系数，而不需要重复量测或是等待线性致动器130输出足够的施压力。

本发明提出的加压工具以及应用加压工具的热传导性能测试装置100，有效解决量测热阻系数过程中，因施压力偏斜而造成误差的问题。同时，本发明又提出了修正公式，藉以解决线性致动器130输出的施压力不稳定，而致使所取得热阻系数失真而必须重复量测的问题，有效地提升了量测热阻系数的精密度。

当然，本发明还可有其他多种实施例，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 (16)

1.一种热传导性能测试装置，用以测试一散热模块的热传导性能，其特征在于，包含：

一基座，具有一承载部，该承载部用以承载该散热模块，且该散热模块的一热源接触面朝上；

一线性致动器，设置于该基座上方，用以产生一施压力，且该线性致动器具有一输出杆，该输出杆用以沿着一直线朝向该承载部输出该施压力；

一压力感应器，连接于该输出杆，用以检测该施压力的大小；

一压力传递板，具有一顶面及一底面，该压力感应器用以接触该顶面；

一施压板，与该压力传递板相隔一间隔距离设置，该施压板具有一上表面及一下表面，该上表面朝向该压力传递板的底面；

若干个压缩弹簧，设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；

一微调板，与该施压板的下表面保持一间隔距离设置，且该微调板包含一球状结构，用以接触该施压板的下表面；以及

一加热头，设置于该微调板远离该下表面的一侧面，用以对该散热模块的热源接触面施加该施压力并加热。

2.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该微调板包含一突出部，延伸于该微调板的边缘。

3.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该微调板更包含若干的定位孔，用以供若干个定位杆穿过而固定于施压板的下表面。

4.根据权利要求3所述的热传导性能测试装置，其特征在于，各定位孔分别是一长槽孔。

5.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含一支柱，固定于该基座上，且该线性致动器固定于该支柱上。

6.根据权利要求5所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该支柱更包含一导引件，该导引件具有一导引孔，该线性致动器的输出杆穿过该导引孔。

7.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该压力传递板具有一定位槽，位于该顶面，且该压力感应器接触该顶面时，该压力感应器位于该定位槽。

8.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含若干个导引杆，穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该些压缩弹簧分别套于各该导引杆。

9.根据权利要求1所述的热传导性能测试装置，其特征在于，更包含：

一控制器，电性连接于该线性致动器及该加热头，该控制器用以控制该线性致动器输出该施压力，并且控制该加热头以一预定功率输出一预定热量；

一组温度感应器，用以检测该散热模块于垂直方向的温度差；以及

一运算模块，用以接收该温度差，并依据该散热模块的几何尺寸计算出该散热模块的热阻系数。

10.根据权利要求9所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该运算模块接收该压力感应器量测的施压力数值，并于该施压力数值大于一门槛值时计算该散热模块的热阻系数。

11.根据权利要求9所述的热传导性能测试装置，其特征在于，该运算模块接收该压力感应器量测的施压力数值；该运算模块于该施压力数值大于一门槛值时计算该散热模块的热阻系数并记录，并且该运算模块于该施压力小于该门槛值时，计算出该散热模块的热阻系数，并以一修正公式修正该热阻系数后进行记录。

12.一种加压工具，其特征在于，包含：

一压力传递板，具有一顶面及一底面；

一施压板，与该压力传递板相隔一间隔距离设置，该施压板具有一上表面及一下表面，该上表面朝向该压力传递板的底面；

若干个压缩弹簧，设置于该压力传递板及该施压板之间，用以平衡该压力传递板对该施压板施加的施压力；

一微调板，与该施压板的下表面保持一间隔距离设置，且该微调板包含一球状结构，用以接触该施压板的下表面；以及

一加热头，设置于该微调板远离该下表面的一侧面。

13.根据权利要求12所述的加压工具，其特征在于，该微调板包含一突出部，延伸于该微调板的边缘。

14.根据权利要求12所述的加压工具，其特征在于，该微调板更包含若干的定位孔，用以供若干个定位杆穿过而固定于施压板的下表面。

15.根据权利要求14所述的加压工具，其特征在于，各定位孔分别是一长槽孔。

16.根据权利要求12所述的加压工具，其特征在于，更包含若干个导引杆，穿过该压力传递板而固定于该施压板的上表面，且该些压缩弹簧分别套于各该导引杆。