CN114878634A - 一种导热材料的热阻检测系统及方法 - Google Patents

一种导热材料的热阻检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种导热材料的热阻检测系统及方法，该系统包括：加热控制电路，用于提供电流；热阻测试模块，所述热阻测试模块包括功率器件和温度采集器，所述功率器件与所述加热控制电路连接，用于基于所述电流产生热量，所述热量作用于导热材料的第一侧并通过所述导热材料的第二侧向外传导；所述温度采集器分别与所述第一侧和所述第二侧连接，以采集所述第一侧对应的第一温度和所述第二侧对应的第二温度；处理器，基于所述第一温度和所述第二温度获取所述导热材料的热阻。解决了现有技术中导热材料热阻测量误差较大、热阻检测不全面的技术问题。

Description

一种导热材料的热阻检测系统及方法
技术领域
本发明涉及导热材料技术领域，具体涉及一种导热材料的热阻检测系统及方法。
背景技术
随着电子元器件小型化，电子封装热流密度急剧增大，严重影响了产品的使用寿命，及时散去产品器件产生和积累的热量对其使用可靠性起着至关重要的作用，因而导热材料导热性能的好坏将影响电子产品的可靠性。
目前对于导热材料导热性能测试常用的是美国材料测试协会制定的热导率测试标准方法(ASTM-D5470)。该方法如图1所示，发热部件1、冷却部件5通过传热部件2、4在试样3两面间施加不同的温度，使得试样上下两面间形成温度梯度，促使热流量垂直穿过试样。通过测量试样3上、下表面温度，计算出试样材料的热阻。
但上述测试方法存在一定的局限性，上述方法没有考虑到发热部件受热辐射、空气对流散热及输入功率不稳定等因素的影响，导致测量误差较大。
发明内容
本发明提供了一种导热材料的热阻检测系统及方法，以解决现有技术中导热材料热阻测量误差较大、不全面的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种导热材料的热阻检测系统，包括：加热控制电路，用于提供电流；热阻测试模块，所述热阻测试模块包括功率器件和温度采集器，所述功率器件与所述加热控制电路连接，用于基于所述电流产生热量，所述热量作用于导热材料的第一侧并通过所述导热材料的第二侧向外传导；所述温度采集器分别与所述第一侧和所述第二侧连接，以采集所述第一侧对应的第一温度和所述第二侧对应的第二温度；处理器，基于所述第一温度和所述第二温度获取所述导热材料的热阻。
进一步地，所述热阻测试模块还包括；压力组件，用于调节施加到所述导热材料上的压力大小。
进一步地，所述压力组件用于向所述功率器件施加压力，并通过所述功率器件向所述导热材料施加压力。
进一步地，所述压力组件包括：金属压片，所述金属压片上设置过孔；连接件，所述连接件穿过所述过孔，所述连接件在运动的情况下带动所述金属压片运动，以调节施加到所述导热材料上的压力大小。
进一步地，所述热阻测试模块还包括：散热组件，所述散热组件与所述第二侧连接。
进一步地，所述热阻检测系统还包括：电源器件，用于为所述加热控制电路和/或所述热阻测试模块提供电源。
进一步地，，所述处理器根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，
其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述功率器件基于所述电流产生的热流量。
根据本发明的第二方面，提供了一种导热材料的热阻检测方法，包括：控制加热控制电路工作，以为功率器件提供电流；分别检测导热材料的第一侧和第二侧的温度，得到第一温度和第二温度，所述导热材料的第一侧与所述功率器件接触；根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻。
进一步地，方法还包括：控制为所述导热材料施加预设压力。
进一步地，所述根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻，包括：获取所述第一侧的面积和所述功率器件基于所述电流产生的热流量；根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：R＝A(Th-Tc)/Q，其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述热流量。
本发明提供了一种导热材料的热阻检测系统及方法，该系统包括：包括：加热控制电路，用于提供电流；热阻测试模块，所述热阻测试模块包括功率器件和温度采集器，所述功率器件与所述加热控制电路连接，用于基于所述电流产生热量，所述热量作用于导热材料的第一侧并通过所述导热材料的第二侧向外传导；所述温度采集器分别与所述第一侧和所述第二侧连接，以采集所述第一侧对应的第一温度和所述第二侧对应的第二温度；处理器，基于所述第一温度和所述第二温度获取所述导热材料的热阻。解决了现有技术中导热材料热阻测量误差较大、热阻检测不全面的技术问题。
附图说明
图1是现有技术的导热材料的热阻方法的示意图；
图2是本发明提供的导热材料的热阻检测系统的示意图；
图3是本发明提供的可选的导热材料的热阻检测系统的示意图；
图4是本发明提供的导热材料的热阻检测方法的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，本申请提供了一种导热材料的热阻检测系统，包括：
加热控制电路30，用于提供电流。
热阻测试模块40，所述热阻测试模块包括功率器件和温度采集器，所述功率器件与所述加热控制电路连接，用于基于所述电流产生热量，所述热量作用于导热材料的第一侧并通过所述导热材料的第二侧向外传导；所述温度采集器分别与所述第一侧和所述第二侧连接，以采集所述第一侧对应的第一温度和所述第二侧对应的第二温度。温度采集器可以为温度采集仪，上述第一侧可以为导热材料的热端测温点，上述第二侧可以为导热材料的冷端测温点，温度采集仪实时跟踪测量热端测温点和冷端测温点温度。
处理器20，基于所述第一温度和所述第二温度获取所述导热材料的热阻。
具体的，通过本申请的方案，处理器基于第一温度和所述第二温度计算生成的导热材料的热阻实际上既包括了导热材料自身的热阻，也包括了导热材料的接触热阻(比如导热材料与功率器件的接触热阻)，与现有技术相比，更全面的评估导热材料的导热性能，而且通过加热控制电路控制产生电流，可以控制功率器件产生稳定的发热量从而减小测试误差，提高了测试的精度，因此本方案解决了现有的导热材料热阻测试方法误差大的技术问题。
可选的，所述热阻测试模块还包括；
压力组件，用于调节施加到所述导热材料上的压力大小。
具体的，本方案可以提供一种导热材料热阻测试过程中加压的方法，以测试导热材料在不同压力下的热阻，本方案模拟导热材料实际使用中受到压力情况，测试导热材料不同压力下热阻的变化，更具有实际应用指导意义。
可选的，所述压力组件用于向所述功率器件施加压力，并通过所述功率器件向所述导热材料施加压力。
可选的，压力组件包括：
金属压片，所述金属压片上设置过孔；
连接件，所述连接件穿过所述过孔，所述连接件在运动的情况下带动所述金属压片运动，以调节施加到所述导热材料上的压力大小。
具体的，金属压片有两过孔，用于插入连接件，当连接件向下旋转时，可带动金属压片向下活动，从而给功率器件施加压力，其中连接件左右两边各一根。
可选的，热阻测试模块还包括：
散热组件，所述散热组件与所述第二侧连接。
具体的，上述散热组件可以为翅片散热器，功率器件402工作将产生热量，热流量通过导热材料403垂直传递到翅片散热器404。在本实施例中，处理器基于第一温度和所述第二温度计算生成的导热材料的热阻实际上既包括了导热材料自身的热阻，也包括了导热材料与功率器件以及翅片散热器的接触热阻，与现有技术相比，更全面的评估导热材料的导热性能。
可选的，所述热阻检测系统还包括：
电源器件，用于为所述加热控制电路和/或所述热阻测试模块提供电源。
可选的，所述处理器根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，
其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述功率器件基于所述电流产生的热流量。
可选的，所述R表示当前压力下所述导热材料的第一热阻和所述导热材料与其他器件的接触热阻之和。
具体的，上述导热材料与其他器件的接触热阻可以为导热材料与功率器件的接触热阻，也可以导热材料与翅片散热器的接触热阻。
下面结合图1以及图3，提供本方案的一种可选的实施例：
本方案的热阻测试模块由金属压片401、功率器件402、待测导热材料403、翅片散热器404、连接件405、热端测温点406、冷端测温点407和温度采集仪器408组成。电源电路10为系统提供稳定的电源；处理器20，电源电路10、加热控制电路30、热阻测试模块40均与处理器连接，用于电路控制、分析、处理；加热控制电路30，用于提供功率器件402稳定电流，调节电流大小；热阻测试模块40，用于待测导热材料403的稳态热阻测量。系统通过加热控制电路30为功率器件402提供稳定输入电流，功率器件402产生稳定热量，热流量穿过待测导热材料403传递到翅片散热器404，使用温度采集仪408连接热电偶分别测试热端测温点406和冷端测温点407温度Th、Tc，通过以下公式得到待测导热材料403热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，公式中R为待测材料热阻+导热材料与功率器件、翅片散热器接触热阻；A为待测导热材料面积；Th为热端测温点温度；Tc为冷端测温点温度；Q为热流量。
实施例二
本申请还提供了一种导热材料的热阻检测方法，结合图4，包括：
步骤S51，控制加热控制电路工作，以为功率器件提供电流。
步骤S52，分别检测导热材料的第一侧和第二侧的温度，得到第一温度和第二温度，所述导热材料的第一侧与所述功率器件接触。
步骤S53，根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻。
可选的，本实施例提供的还包括：
控制为所述导热材料施加预设压力。
可选的，所述根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻，包括：获取所述第一侧的面积和所述功率器件基于所述电流产生的热流量；根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述热流量。
下面结合1以及图3介绍本申请的一种可选的实施例：
通过控制电路30给功率器件402施加一个例如10A的电流；
首先，功率器件402工作将产生热量，热流量通过导热材料403垂直传递到翅片散热器404；
然后，金属压片401有两过孔，用于插入连接件405，当连接件405向下旋转时，可带动金属压片401向下活动，从而给功率器件402施加压力，其中连接件405左右两边各一根；
接着，通过温度采集仪408实时跟踪测量热端测温点406和冷端测温点407温度，记录稳定后的温度值Th、Tc；
最后，通过R＝A(Th-Tc)/Q公式计算当前压力下导热材料403的热阻及导热材料403与功率器件402、翅片散热器接404触热阻之和。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现上述任意一项所述的方法中的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任意一项所述的方法中的步骤。
上述实施例在接收到针对新风空调的新风开启指令的情况下，获取当前环境温度对应的导风板角度调整策略，其中，所述新风开启指令用于指示所述新风空调开启新风功能，所述当前环境温度为所述新风空调所处的室内环境温度和/或室外环境温度；控制所述新风空调开启所述新风功能，以及，控制所述新风空调的导风板按照所述导风板角度调整策略进行角度调整，有效提升了空调制冷时温降速率，避免了空调制冷时开启新风，会将室外热负荷直接引入室内，造成室内温度波动，影响用户体验的技术问题。
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种导热材料的热阻检测系统，其特征在于，包括：
加热控制电路，用于提供电流；
热阻测试模块，所述热阻测试模块包括功率器件和温度采集器，所述功率器件与所述加热控制电路连接，用于基于所述电流产生热量，所述热量作用于导热材料的第一侧并通过所述导热材料的第二侧向外传导；所述温度采集器分别与所述第一侧和所述第二侧连接，以采集所述第一侧对应的第一温度和所述第二侧对应的第二温度；
处理器，基于所述第一温度和所述第二温度获取所述导热材料的热阻。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热阻测试模块还包括；
压力组件，用于调节施加到所述导热材料上的压力大小。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述压力组件用于向所述功率器件施加压力，并通过所述功率器件向所述导热材料施加压力。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述压力组件包括：
金属压片，所述金属压片上设置过孔；
连接件，所述连接件穿过所述过孔，所述连接件在运动的情况下带动所述金属压片运动，以调节施加到所述导热材料上的压力大小。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热阻测试模块还包括：
散热组件，所述散热组件与所述第二侧连接。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热阻检测系统还包括：
电源器件，用于为所述加热控制电路和/或所述热阻测试模块提供电源。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，所述处理器根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，
其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述功率器件基于所述电流产生的热流量。
8.一种导热材料的热阻检测方法，其特征在于，包括：
控制加热控制电路工作，以为功率器件提供电流；
分别检测导热材料的第一侧和第二侧的温度，得到第一温度和第二温度，所述导热材料的第一侧与所述功率器件接触；
根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
控制为所述导热材料施加预设压力。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述导热材料的热阻，包括：
获取所述第一侧的面积和所述功率器件基于所述电流产生的热流量；
根据以下公式计算得到所述导热材料的热阻：
R＝A(Th-Tc)/Q，
其中，R表示所述导热材料的热阻，A为所述第一侧的面积，Th表示所述第一温度，Tc表示所述第二温度，Q表示所述热流量。
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