CN110831401B - 导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机 - Google Patents

导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机，导热材料包括：预设配比的橡胶材料和陶瓷材料；所述橡胶材料和所述陶瓷材料经过粉碎混合后塑形为预设形状。由于橡胶材料具有较好的韧性和可塑性，且陶瓷材料具有较好的导热性，两种物质混合塑性后得到的导热材料既具有较好的韧性，又具有较好的导热性，当本申请的导热材料固定接触在产热元件及设备外壳之间时，在具有较好导热性的基础上，由于其具有韧性，可以较好的贴服在产热元件上，与产热元件保持最大的接触面积，避免了因接触面积减小导致的导热效果变差的问题。

Description

导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机
技术领域
本申请涉及导热技术领域，尤其涉及一种导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机。
背景技术
一些设备中，或多或少都会设置有电路板，而电路板上可能会存在能够产生大量热量的元器件，比如功率元件，功率元件会随着其功率的升高产生更多的热量，为了防止因温度过高对电路板造成的伤害，一般会在产热元件上覆盖一定量的导热膏，导热膏与紧邻产热元件的设备外壳接触，从而将产热元件产生的热通过导热膏传导至设备外壳上，进而散发至设备外部，实现降低电路板的温度的目的。但是，导热膏存在流动性，可能会从产热元件及设备外壳之间部分或者全部流出，导热膏与产热元件的接触面积减小，无法高效地将产热元件产生的热量传导至设备外壳，致使导热效果变差。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机。
根据本申请的第一方面，提供一种导热材料，包括：
预设配比的橡胶材料和陶瓷材料；
所述橡胶材料和所述陶瓷材料经过粉碎混合后塑形为预设形状。
可选的，所述橡胶材料包括硅橡胶材料。
根据本申请的第二方面，提供一种导热材料制备工艺，包括：
分别提取粉末状的橡胶材料和陶瓷材料；
按照预设配比将所述橡胶材料和所述陶瓷材料进行混合，形成混合材料；
将所述混合材料进行搅拌加热，形成液态或液固混合态的热混合材料；
将所述热混合材料浇入预设形状的模具中，冷却成所述预设形状。
可选的，所述分别提取粉末状的橡胶材料和陶瓷材料，包括：
分别粉碎橡胶原材料和陶瓷原材料；
对粉碎后的橡胶原材料进行萃取得到粉末状的橡胶材料；
对粉碎后的陶瓷原材料进行萃取得到粉末状的陶瓷材料。
根据本申请的第三方面，提供一种导热材料品控方法，包括：
获取待测导热材料的导热面面积；
间隔第一预设采样时间获取热测试棒的第一瞬时温度和第二瞬时温度；
间隔第二预设采样时间获取冷测试棒的第三瞬时温度和第四瞬时温度；
根据所述导热面面积、所述第一瞬时温度和所述第二瞬时温度通过第一预设算法计算得到所述热测试棒的第一热流；
根据所述导热面面积、所述第三瞬时温度和所述第四瞬时温度通过第二预设算法计算得到所述冷测试棒的第二热流；
当所述第一热流、所述第二热流满足预设条件时，判断所述待测导热材料合格。
根据本申请的第四方面，提供一种导热胶，包括如本申请第一方面所述的导热材料；
所述导热材料的多个面附着有胶黏剂。
可选的，所述导热材料中的两个面附着有胶黏剂。
根据本申请的第五方面，提供一种电路板，包括产热元件和如本申请第一方面所述的导热材料；
所述导热材料的一面与所述产热元件的产热区域接触固定，另一面与设置有所述电路板的设备外壳接触固定。
根据本申请的第六方面，提供一种电路板，包括产热元件和如本申请第四方面所述的导热胶；
所述导热胶附着有胶黏剂的一面与所述产热元件的产热区域胶接固定，附着有胶黏剂的另一面与设置有所述电路板的设备外壳胶接固定。
根据本申请的第七方面，提供一种电机，包括定子骨架和如本申请第五方面或第六方面所述的电路板；
所述设备外壳为所述电机的外壳。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：由于橡胶材料具有较好的韧性和可塑性，且陶瓷材料具有较好的导热性，两种物质混合塑性后得到的导热材料既具有较好的韧性，又具有较好的导热性，当本申请的导热材料固定接触在产热元件及设备外壳之间时，在具有较好导热性的基础上，由于其具有韧性，可以较好的贴服在产热元件上，与产热元件保持最大的接触面积，避免了因接触面积减小导致的导热效果变差的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请的实施例二提供的一种导热材料制备工艺流程示意图。
图2是本申请的实施例二提供的一种导热材料品控方法的流程示意图。
图3是本申请的实施例提供的一种电路板的结构示意图。
图4是本申请的实施例六提供的一种电机结构示意图。
附图标记：导热材料-1；电路板-2；定子骨架-3。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
一些设备中，或多或少都会设置有电路板，而电路板上可能会存在能够产生大量热量的元器件，比如功率元件，功率元件会随着其功率的升高产生更多的热量，为了防止因温度过高对电路板造成的伤害，一般会在产热元件上覆盖一定量的导热膏，导热膏与紧邻产热元件的设备外壳接触，从而将产热元件产生的热通过导热膏传导至设备外壳上，进而散发至设备外部，实现降低电路板的温度的目的。但是，导热膏存在流动性，可能会从产热元件及设备外壳之间部分或者全部流出，导热膏与产热元件的接触面积减小，无法高效地将产热元件产生的热量传导至设备外壳，致使导热效果变差。
另外，在设备生产过程中，对产热元件覆盖导热膏时，对于膏量的控制也会出现无法保持一致的问题，即，会出现膏量较少的情况，膏量较少时，无法达到预期的导热效果。而且，导热膏使用后是无法进行回收直接利用的，一方面，这就会造成资源浪费，另一方面也会提高导热膏的生产成本。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种导热材料及制备工艺、品控方法和导热胶、电路板、电机，下面以实施例的方式进行说明。
实施例一
本申请的实施例一提供了一种导热材料，包括：预设配比的橡胶材料和陶瓷材料；所述橡胶材料和所述陶瓷材料经过粉碎混合后塑形为预设形状。
由于橡胶材料具有较好的韧性和可塑性，且陶瓷材料具有较好的导热性，两种物质混合塑性后得到的导热材料既具有较好的韧性，又具有较好的导热性，当本申请的导热材料固定接触在产热元件及设备外壳之间时，在具有较好导热性的基础上，由于其具有韧性，可以较好的贴服在产热元件上，与产热元件保持最大的接触面积，避免了因接触面积减小导致的导热效果变差的问题。
其中，预设配比可以是7:3，也可以是满足不同韧性和导热性的任意配比，具体的应以工件的需求而定。
另外，预设形状是根据需要导热的工件而定的，比如一些产热元件的形状为长方形，本实施例中的导热材料就可以塑形为长方体形状，其中，该长方体包括两个底面和四个侧面，两个底面的形状与产热元件的形状匹配，两个底面之间的距离，即厚度，可以根据产热元件与设备外壳之间的距离而定，目的是使产热元件产生的热量通过该导热材料传导至设备外壳。当然，有些产热元件的形状还可以有圆形，甚至有不规则形状，此时，只需要将导热材料的底面设置为该产热元件的形状即可，厚度以产热元件与设备外壳之间的距离为准，由于导热材料具有一定的韧性，因此，其厚度可以略大于产热元件与设备外壳之间的距离，只要能在满足两个底面能够同时分别接触到产热元件和设备外壳的基础上，能将设备外壳扣合完全即可。
需要说明的是，橡胶材料可以是硅橡胶材料，硅橡胶在橡胶材料中具有较佳的韧性和可塑性，使用硅橡胶材料可以使导热材料的韧性和可塑性更佳。
实施例二
请参阅图1，图1是本申请的实施例二提供的一种导热材料制备工艺流程示意图。
如图1所示，本实施例提供的导热材料制备工艺包括：
步骤11、分别提取粉末状的橡胶材料和陶瓷材料。
其中，提取粉末状的橡胶材料和陶瓷材料可以包括粉碎、萃取两个过程，具体的，可以先分别粉碎橡胶原材料和陶瓷原材料，然后对粉碎后的橡胶原材料进行萃取得到粉末状的橡胶材料，对粉碎后的陶瓷原材料进行萃取得到粉末状额陶瓷材料。需要说明的是，萃取过程中的溶剂可以参考相关化学知识，此处不再赘述。
步骤12、按照预设配比将所述橡胶材料和所述陶瓷材料进行混合，形成混合材料。
其中，预设配比可以是7:3，也可以是满足不同韧性和导热性的任意配比，具体的应以工件的需求而定。
步骤13、将所述混合材料进行搅拌加热，形成液态或液固混合态的热混合材料。
需要说明的是，步骤13的混合材料中的橡胶材料加热后会熔成胶状，即液态，由于混合材料中混合有粉末状的陶瓷材料，加热后，胶状的橡胶材料中会融有粉末状陶瓷材料。
步骤14、将所述热混合材料浇入预设形状的模具中，冷却成所述预设形状。
其中，步骤14中的塑形方法为热塑法，通过将热混合材料浇入预设形状的模具中冷却成预设形状。预设形状是根据需要导热的工件而定的，比如一些产热元件的形状为长方形，本实施例中的导热材料就可以塑形为长方体形状，其中，该长方体包括两个底面和四个侧面，两个底面的形状与产热元件的形状匹配，两个底面之间的距离，即厚度，可以根据产热元件与设备外壳之间的距离而定，目的是使产热元件产生的热量通过该导热材料传导至设备外壳。当然，有些产热元件的形状还可以有圆形，甚至有不规则形状，此时，只需要将导热材料的底面设置为该产热元件的形状即可，厚度以产热元件与设备外壳之间的距离为准，由于导热材料具有一定的韧性，因此，其厚度可以略大于产热元件与设备外壳之间的距离，只要能在满足两个底面能够同时分别接触到产热元件和设备外壳的基础上，能将设备外壳扣合完全即可。
在导热材料生产过程中，为了提高导热材料的生产质量，保证导热材料具有一致的导热性能或者可以满足不同的导热需求，可以在导热材料的生产过程中进行品控，具体的可以参阅图2，图2是本申请的实施例二提供的一种导热材料品控方法的流程示意图。
如图2所示，本实施例的导热材料品控方法包括：
步骤21、获取待测导热材料的导热面面积。
步骤22、间隔第一预设采样时间获取热测试棒的第一瞬时温度和第二瞬时温度。
步骤23、间隔第二预设采样时间获取冷测试棒的第三瞬时温度和第四瞬时温度。
步骤24、根据所述导热面面积、所述第一瞬时温度和所述第二瞬时温度通过第一预设算法计算得到所述热测试棒的第一热流。
步骤25、根据所述导热面面积、所述第三瞬时温度和所述第四瞬时温度通过第二预设算法计算得到所述冷测试棒的第二热流。
步骤26、当所述第一热流、所述第二热流满足预设条件时，判断所述待测导热材料合格。
上述品控过程的目的时获取热测试棒和零测试棒的热流，根据预设条件，判断待测导热材料是否合格。其中，本实施例中的导热材料品控方法可以称为瞬态平板热源法，其基于稳定导热原理，基于传统热导率计算公式进行推倒得到步骤24中的第一预设算法和步骤25中的第二预设算法。
具体的，步骤24中的第一预设算法为第一公式，第一公式为：
Figure BDA0002232915140000071
其中，第一公式中，Q12为第一热流，λ12为热测试棒的导热系数，A为热流导热面的面积，即导热面面积，d为热测试棒中的传感器到待测热导材料之间的距离，Z12为第一预设采样时间，T1为第一预设采样时间初始测量的温度，即第一瞬时温度，T2为第一预设采样时间末期测量的温度，即第二瞬时温度。
需要说明的是，第一预设采样时间可以为传感器的采样时间。
另外，步骤25中的第二预设算法为第二公式，第二公式为：
Figure BDA0002232915140000081
其中，第二公式中，Q34为第二热流，λ34为冷测试棒的导热系数，A为热流导热面的面积，即导热面面积，d为冷测试棒中的传感器到待测热导材料之间的距离，Z34为第二预设采样时间，T3为第二预设采样时间初始测量的温度，即第三瞬时温度，T4为第二预设采样时间末期测量的温度，即第四瞬时温度。
需要说明的是，第二预设采样时间可以为传感器的采样时间。
另外，热测试棒是指将选取的金属材料进行热后的试棒，冷测试棒是指将选取的金属材料进行冷却后的试棒。上述金属材料可以为导热系数已知的金属材料，比如铜、铝等。
由于传感器在热测试棒和冷测试棒上的设置位置较为固定，因此，可以将上述第一公式中的d和第二公式中的d设置为预设固定值。需要说明的是，传感器测量的是热测试棒和冷测试棒表面的温度。
步骤26中可以预先设置有第一预设热流和第二预设热流，则预设条件可以是第一热流大于第一预设热流且第二热流大于第二预设热流，此时判断待测导热材料满足需求，即合格。
实施例三
本实施例提供一种导热胶，包括如本申请实施例一所述的导热材料，需要说明的是，本实施例中的导热材料的多个面附着有胶粘剂。优选的，可以是两个面附着有胶粘剂，即用来胶接产热元件和设备外壳的两个面附着有胶粘剂，如此设置，在导热胶生产过程中，可以通过固定未附着胶粘剂的面进行加工，防止导热材料通过胶粘剂与粘在生产设备上，对生产过程产生影响。
实施例四
请参阅图3，图3是本申请的实施例提供的一种电路板的结构示意图。
如图3所示，本实施例提供的电路板2包括产热元件和如本申请实施例一所述的导热材料1；
所述导热材料的一面与所述产热元件的产热区域接触固定，另一面与设置有所述电路板的设备外壳接触固定。
需要说明的是，接触固定的方式可以有很多，比如可以将导热材料的厚度增大，通过将导热材料挤压在产热元件和设备外壳之间来进行固定。
实施例五
本实施例提供了一种电路板，包括：产热元件和如本申请实施例三所述的导热胶；
所述导热胶附着有胶黏剂的一面与所述产热元件的产热区域胶接固定，附着有胶黏剂的另一面与设置有所述电路板的设备外壳胶接固定。
实施例六
请参阅图4，图4是本申请的实施例六提供的一种电机结构示意图。
如图4所示，本实施例提供的电机包括定子骨架3和如本申请实施例四或实施例五所述的电路板2；
所述设备外壳为所述电机的外壳。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种导热材料品控方法，其特征在于，包括：
获取待测导热材料的导热面面积；
间隔第一预设采样时间获取热测试棒的第一瞬时温度和第二瞬时温度；
间隔第二预设采样时间获取冷测试棒的第三瞬时温度和第四瞬时温度；
根据所述导热面面积、所述第一瞬时温度和所述第二瞬时温度通过第一预设算法计算得到所述热测试棒的第一热流；
根据所述导热面面积、所述第三瞬时温度和所述第四瞬时温度通过第二预设算法计算得到所述冷测试棒的第二热流；
当所述第一热流、所述第二热流满足预设条件时，判断所述待测导热材料合格；
其中，所述第一预设算法为第一公式，第一公式为：
Figure FDA0002920661980000011
第一公式中，Q12为第一热流，λ12为热测试棒的导热系数，A为热流导热面的面积，即导热面面积，d为热测试棒中的传感器到待测热导材料之间的距离，Z12为第一预设采样时间，T1为第一预设采样时间初始测量的温度，即第一瞬时温度，T2为第一预设采样时间末期测量的温度，即第二瞬时温度；
所述第二预设算法为第二公式，第二公式为：
Figure FDA0002920661980000012
第二公式中，Q34为第二热流，λ34为冷测试棒的导热系数，A为热流导热面的面积，即导热面面积，d为冷测试棒中的传感器到待测热导材料之间的距离，Z34为第二预设采样时间，T3为第二预设采样时间初始测量的温度，即第三瞬时温度，T4为第二预设采样时间末期测量的温度，即第四瞬时温度；
所述预设条件包括第一热流大于第一预设热流且第二热流大于第二预设热流。
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