CN218895863U - 一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，包括温度显示机构以及待测试模块，其中所述待测试模块包括已知导热系数的纯材料工件、加热元件、冷却元件和测温元件，所述纯材料工件与待测试的均热板的形状尺寸均相同，所述加热元件和冷却元件固定在所述纯材料工件的表面以对其进行加热或降温，所述测温元件设有多个，呈矩阵均匀分布固定在所述纯材料工件的表面的测温点上，每一个测温元件与所述温度显示机构电连接，所述待测试模块的外侧包覆有保温层。本实用新型的设备简单，成本低，可以对不同均热板的工件进行测试，对工件的材料以及形状没有特殊限制。

Description

一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置

技术领域

本实用新型涉及热设计技术领域，特别是涉及一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置。

背景技术

电子产品的高速发展，芯片热流密度不断增大，靠空气强制对流换热的传统风冷散热方式已远远不能满足现代电子产品电子元器件的散热需求，因此，寻求最优的散热方法和方式始终为研发人员努力的目标，进行新的导热系数高的结构设计和采用导热系数高新材料或者均热板是实现有效散热的可行途径。

如图1所示，近年来，均热板a作为一种良好的散热结构已经广泛应用于服务器等电子产品及军工领域，其优势为通常用于需小体积或需快速散高热的产品，对热源芯片b的传导效果更均匀，具有良好的竞争优势。

均热板相对与单一材料的换热效率高，更容易控制表面芯片热源的温度峰值，评价均热板性能好坏的一个重要指标为等效导热系数。均热板作为一种复杂的精密器件，其结构性能的测定也较为复杂，一般分为固态均热板和液态相变均热板。固态均热板指的是工件内部嵌入高导热系数的材料，如内嵌石墨结构、内嵌铜板结构等等。液态相变均热板指的是工件内部留有空腔，并且空腔内含有相变工质，由相变工质不同的蒸发和冷凝进行热量的传递，常见结构有铜管均热板、VC均热板、脉动均热板。

获得均热板a整体的导热系数，得知热源芯片b产生的热量与可以进行传递散失的热量，对于芯片电路设计和散热系统设计是十分重要的。目前导热系数的测定方法分为稳态法和非稳态法两大类，这两类方法对测试样件的结构有一定要求，并且只能测定单一材料的导热系数，对与均热板整体等效导热系数的测定并不实用。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中均热板导热系数的测量存在技术缺陷，而提供一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，通过测量的多个温度点数值可进一步拟合内嵌高导热石墨材料均热板的等效导热系数。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，包括温度显示机构以及待测试模块，其中所述待测试模块包括已知导热系数的纯材料工件、加热元件、冷却元件和测温元件，所述纯材料工件与待测试的均热板的形状尺寸均相同，所述加热元件和冷却元件固定在所述纯材料工件的表面以对其进行加热或降温，所述测温元件设有多个，呈矩阵均匀分布固定在所述纯材料工件的表面的测温点上，每一个测温元件与所述温度显示机构电连接，所述待测试模块的外侧包覆有保温层。

在上述技术方案中，所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有一组，可拆卸的固定在所述纯材料工件的表面。

在上述技术方案中，所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有两组，一组固定在所述纯材料工件的表面，另一组用于固定在待测试的均热板的表面。

在上述技术方案中，所述加热元件为加热片，所述加热片的线束从所述保温层中穿出连接至电加热机构。

在上述技术方案中，所述冷却元件为水冷板，所述水冷板的两端分别设有进水口和出水口，连接所述进水口和出水口的循环水管从所述保温层中穿出连接制冷水箱。

在上述技术方案中，所述测温元件为热电偶，所述温度显示机构为多通道温控巡检仪，所述热电偶的线束从所述保温层中穿出连接至所述多通道温控巡检仪。

在上述技术方案中，所述加热元件个数均为一个或多个，待测试的均热板上设有一个热源芯片时，则加热元件选用一个，当待测试的均热板上设有N个热源芯片时，则加热元件选用N个，所述加热元件在所述纯材料工件或者待测试的均热板上的固定位置与所述热源芯片在均热板上的位置相同。

在上述技术方案中，所述冷却元件的个数为一个，固定在纯材料工件的端部上。

在上述技术方案中，所述加热元件、冷却元件和测温元件利用导热硅脂固在所述纯材料工件或待测试的均热板上。

在上述技术方案中，所述纯材料工件上设有8～20个测温点，每一个测温点上固定一个测温元件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的设备简单，成本低，可以对不同均热板进行测试，对均热板的材料以及形状没有特殊限制，可以测试不同批次相同结构与工艺的性能一致性，应用范围广泛。

2.利用本实用新型的装置可获得纯材料件和均热板件上多点的温度，因为纯材料的导热系数已知，再借助这些温度结合建模，即可获取均热板的等效导热系数，测量过程简单易行。

附图说明

图1所示为技术背景中均热板a与热源芯片b的结构示意图。

图2所示为对纯材料工件进行测试的结构示意图(图中只显示一个热电偶)。

图3所示为对均热板进行测试的结构示意图(图中只显示一个热电偶)。

图中：

a均热板，b热源芯片

1-加热片，2-水冷板，3-热电偶，4-纯材料工件，5-测温点；

2-1进水口，2-2出水口。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，包括温度显示机构以及待测试模块，其中所述待测试模块包括已知导热系数的纯材料工件4、加热元件、冷却元件和测温元件，所述纯材料工件4与待测试的均热板a的形状尺寸均相同，所述加热元件和冷却元件固定在所述纯材料工件4的表面以对其进行加热或降温，所述测温元件设有多个，呈矩阵均匀分布固定在所述纯材料工件4的表面的测温点上，每一个测温元件与所述温度显示机构电连接，所述待测试模块的外侧包覆有保温层(图中未示)。

所述装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1，加热元件、冷却元件固定在纯材料工件4的相对两端，测温元件固定在纯材料工件4的表面，保温层将加热元件、冷却元件、测温元件、纯材料工件4包裹起来，先启动冷却元件调节纯材料工件4的初始温度至预定值，然后启动加热元件以预定功率对纯材料工件4进行加热，测温元件测量纯材料工件4上各个测温点的温度，通过温度显示机构显示。

步骤2，当所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有一组时，将其拆卸下来，重新固定在待测试的均热板a上，各元件在均热板a上的固定位置与其在纯材料工件4上的固定位置相同。同样的，先启动冷却元件调节均热板a的初始温度至预定值，然后启动加热元件以预定功率对均热板a进行加热，测温元件测量均热板a上各个测温点的温度，通过温度显示机构显示。

或者，步骤2，所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有两组，且个数大小均相同，其中一组用于测量纯材料工件4，另一组用于测量均热板a，无需拆卸，同样的，各元件在均热板a上的固定位置与其在纯材料工件4上的固定位置相同，先启动冷却元件调节均热板a的初始温度至预定值，然后启动加热元件以预定功率对均热板a进行加热，测温元件测量均热板a上各个测温点的温度，通过温度显示机构显示。

步骤3，读取两次测量的温度，结合建模，计算均热板a的导热系数。

实施例2

作为优选的，所述加热元件为加热片1，所述加热片1的线束从所述保温层中穿出连接至电加热机构，所述冷却元件为水冷板2，所述加热片1和水冷板2固定在所述均热板a或纯材料工件4的表面以对其进行加热或降温，所述水冷板2上设有进水口2-1和出水口2-2，连接所述进水口2-1和出水口2-2的循环水管从所述保温层中穿出连接制冷水箱，所述测温元件为热电偶3，所述热电偶3呈矩阵固定在所述均热板a或纯材料工件4的表面的测温点5上，所述温度显示机构为多通道温控巡检仪，所述热电偶3的线束从所述保温层中穿出连接至所述多通道温控巡检仪。更进一步的，所述加热片1均为陶瓷加热片，所述陶瓷加热片和所述热电偶3利用导热硅脂固在所述均热板a或纯材料工件4上。使用耐高温胶带将陶瓷加热片和热电偶3线束固定在相应均热板a或纯材料工件4的表面，所述保温层为泡沫保温层。

作为优选的，所述加热片1和水冷板2的个数均为一个或多个，根据实际测试情况而定，待测量的均热板上设有一个热源芯片时，则加热片1选用一个，当待测量的测试工件上设有N个热源芯片时，则加热片1选用N个，加热片1的形状大小以及在纯材料工件或水冷板上的位置，与热源芯片的形状大小以及在水冷板上的位置均相同。

测试过程中，水冷板2和均热板a在纯材料工件4上的位置和水冷板2和均热板a在待测试的均热板a上的位置相同，热电偶3在均热板a和纯材料工件4上的位置相同。

作为优选的，所述纯材料工件4上设有8～20个测温点5，每一个测温点5上固定一个热电偶3。

实施例3

所述纯材料工件4的材质为铝合金或者铜合金，本实施例中所述纯材料工件4采用铝合金6063板材，所述均热板a材质为铜铝复合件或者铝石墨均热板。以此为例，所述装置的测量方法包括以下步骤：

如图2所示，步骤1，对纯材料工件4进行测试；

将水冷板2和加热片1固定在纯材料工件4(铝合金6063板材)的相对两端，将热电偶3呈矩阵固定在纯材料工件4的表面，包裹保温层，开启水冷板2使得达到20～23℃以内并保持稳定20min，整理周边环境，保持环境基本处于无风状态；

以预定功率加热开启加热片1的制热功能，开启热电偶3的测温记录设备，每4s记录一次温度数据，直至温度变化值小于2℃/min；此时，可以得到铝合金6063板材的温度测试数据；

如图3所示，步骤2，对均热板a进行测试；

采用与步骤1相同的方法，可以得到均热板a的温度测试数据；

步骤3，数据模拟后处理：按照步骤1和步骤2测试方法建立相同的两个仿真模型，将步骤2和步骤3得到的多点温度应用于仿真模型，拟合导热系数。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，包括温度显示机构以及待测试模块，其中所述待测试模块包括已知导热系数的纯材料工件、加热元件、冷却元件和测温元件，所述纯材料工件与待测试的均热板的形状尺寸均相同，所述加热元件和冷却元件固定在所述纯材料工件的表面以对其进行加热或降温，所述测温元件设有多个，呈矩阵均匀分布固定在所述纯材料工件的表面的测温点上，每一个测温元件与所述温度显示机构电连接，所述待测试模块的外侧包覆有保温层。

2.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有一组，可拆卸的固定在所述纯材料工件的表面。

3.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述加热元件、冷却元件和测温元件均设有两组，一组固定在所述纯材料工件的表面，另一组用于固定在待测试的均热板的表面。

4.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述加热元件为加热片，所述加热片的线束从所述保温层中穿出连接至电加热机构。

5.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述冷却元件为水冷板，所述水冷板的两端分别设有进水口和出水口，连接所述进水口和出水口的循环水管从所述保温层中穿出连接制冷水箱。

6.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述测温元件为热电偶，所述温度显示机构为多通道温控巡检仪，所述热电偶的线束从所述保温层中穿出连接至所述多通道温控巡检仪。

7.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述加热元件个数均为一个或多个，待测试的均热板上设有一个热源芯片时，则加热元件选用一个，当待测试的均热板上设有N个热源芯片时，则加热元件选用N个，所述加热元件在所述纯材料工件或者待测试的均热板上的固定位置与所述热源芯片在均热板上的位置相同。

8.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述冷却元件的个数为一个，固定在纯材料工件的端部上。

9.如权利要求2所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述加热元件、冷却元件和测温元件利用导热硅脂固在所述纯材料工件或待测试的均热板上。

10.如权利要求1所述的一种辅助测量均热板导热系数的多点测温装置，其特征在于，所述纯材料工件上设有8～20个测温点，每一个测温点上固定一个测温元件。

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