CN220913034U - 一种薄膜导热系数测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种薄膜导热系数测量装置，包括放样机构、真空泵、铂电阻温度计、导热系数测量用电控设备和控制器；放样机构包括真空腔上壳体、密封垫圈、真空腔底座和放样台，真空腔上壳体和真空腔底座之间形成用于放样的真空腔体，放样台安装在真空腔体内，待测的薄膜放置在所述放样台上；真空计用于检测真空腔体内的真空度值。通过铂电阻温度计进行真空腔体内温度的检测和维持；通过真空泵对真空腔体抽真空，达到设定的真空度值；然后再通过导热系数测量用电控设备对薄膜进行导热系数的测定采集。采用本实用新型技术方案，为薄膜导热系数测量提供了一个无空气自然对流及环境温度波动影响的测试环境，提升了测量准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及纳米碳材料复合薄膜的热性能测试技术领域，具体是一种薄膜导热系数测量装置。
背景技术
导热系数是碳纳米材料复合薄膜在应用中必须要用到的关键参数，随着电子器件功率的不断增加及小型化、高密度封装的趋势，薄膜的导热性能直接影响元件的散热性能，对其可靠性和使用性能有明显的影响。为弥补目前市场上碳纳米管复合薄膜导热性能测试系统的空白，本申请人结合3ω法和双桥法导热系数测量原理，对纳米碳材料垂直与平行薄膜平面两个方向的导热系数开展实验测量。但在实验室常态环境下进行测量时，空气中自然对流及环境温度波动会对实验结果造成影响。故亟需提出一种能隔绝空气中自然对流及环境温度波动的薄膜导热系数测量装置。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种薄膜导热系数测量装置。
为达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种薄膜导热系数测量装置，包括:
放样机构，其包括真空腔上壳体、密封垫圈、真空腔底座和放样台，所述真空腔上壳体经螺栓可拆卸地安装于所述真空腔底座上，所述密封垫圈位于所述真空腔上壳体和真空腔底座的结合面之间，所述真空腔上壳体和真空腔底座之间形成用于放样的真空腔体，所述放样台安装在所述真空腔底座上且位于所述真空腔体内，待测的薄膜放置在所述放样台上；
真空计，其用于检测所述真空腔体内的真空度值；
真空泵，其经控制阀和抽气管路连接至所述真空腔底座，所述抽气管路与所述真空腔体连通；
真空电极连接器，其安装于所述真空腔底座上，所述真空电极连接器的内端位于所述真空腔体内，所述真空电极连接器的外端位于所述真空腔体外侧，待测薄膜上沉积的金属丝经导线连接至真空电极连接器内端的接线端子上；
铂电阻温度计，其安装于所述真空腔体内；
导热系数测量用电控设备，其经导线连接至所述真空电极连接器外端的接线端子上；
控制器，其与所述真空计、真空泵和铂电阻温度计信号连接，所述控制器接收所述真空计检测的真空度数据，处理后发出控制所述真空泵动作的指令信号。
在放样后，先将密闭的放样机构放入到恒温控温设备加热，使真空腔体内温度稳定达到设定值，之后通过铂电阻温度计进行真空腔体内温度的检测和维持；然后通过真空泵对真空腔体抽真空，达到设定的真空度值；然后再通过导热系数测量用电控设备对薄膜进行导热系数的测定采集。采用本实用新型技术方案，为薄膜导热系数测量提供了一个无空气自然对流及环境温度波动影响的测试环境，提升了测量准确度。
进一步地，待测薄膜上沉积有两条等宽的长条带状金属丝，两金属丝的间距与一条金属丝的宽度相同。
采用上述优选的方案，方便采用3ω法对垂直于薄膜平面方向的导热系数开展测量，以及采用双桥法导热系数测量方法对平行于薄膜平面方向的导热系数开展测量。
进一步地，所述真空腔体内真空度小于1Pa。
采用上述优选的方案，最大程度地消除空气对流，减少对测量结果的影响。
进一步地，所述真空腔体内温度值为10℃-80℃。
采用上述优选的方案，可以根据测量需要，选择相对应的环境温度条件。
进一步地，所述放样台位于所述真空腔底座的中间位置，所述真空腔上壳体的顶部中间位置开有用于安装所述真空计的接口。
进一步地，所述真空腔底座的底面连接有向下延伸设置的多个支撑管脚。
采用上述优选的方案，布局结构更为合理，方便真空腔上壳体的开闭。
进一步地，所述放样台的边部设有用于夹持导线的线夹。
采用上述优选的方案，方便与真空腔体内与待测薄膜连接的导线的固定。
进一步地，所述放样台的边部设有一圈环形槽，所述环形槽的截面成倒T形，所述线夹的上部为夹爪部，所述线夹的下部为连接部，所述连接部成倒T形，所述连接部可沿所述环形槽滑移，所述夹爪部包括由上而下依次设置的开口导向部、夹线部和减材料槽，所述开口导向部自上向下逐渐变窄，所述夹线部成优弧形，所述减材料槽从夹线部底部向下延伸。
采用上述优选的方案，方便调节线夹的位置，方便导线的卡入和抽出，有利于理顺导线，确保薄膜位置稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图。
图2是薄膜上沉积金属丝的结构示意图。
图3是放样台上设置线夹的结构示意图。
图中数字和字母所表示的相应部件的名称：
11-真空腔上壳体；12-密封垫圈；13-真空腔底座；14-放样台；141-环形槽；15-螺栓；16-真空计；17-控制阀；18-抽气管路；19-真空腔体；20-真空电极连接器；21-薄膜；22-金属丝；23-铂电阻温度计；24-支撑管脚；25-线夹；251-开口导向部；252-夹线部；253-减材料槽；254-连接部。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1、2所示，一种薄膜导热系数测量装置，包括：
放样机构，其包括真空腔上壳体11、密封垫圈12、真空腔底座13和放样台14，真空腔上壳体11经螺栓15可拆卸地安装于真空腔底座13上，密封垫圈12位于真空腔上壳体11和真空腔底座13的结合面之间，真空腔上壳体11和真空腔底座13之间形成用于放样的真空腔体19，放样台14安装在真空腔底座13上且位于真空腔体19内，待测的薄膜21放置在放样台14上；
真空计16，其用于检测真空腔体19内的真空度值；
真空泵，其经控制阀17和抽气管路18连接至真空腔底座13，抽气管路18与真空腔体19连通；
真空电极连接器20，其安装于真空腔底座13上，真空电极连接器20的内端位于真空腔体19内，真空电极连接器20的外端位于真空腔体外侧，待测薄膜21上沉积的金属丝22经导线连接至真空电极连接器20内端的接线端子上；
铂电阻温度计23，其安装于真空腔体19内；
导热系数测量用电控设备，其经导线连接至真空电极连接器20外端的接线端子上；
控制器，其与真空计16、真空泵和铂电阻温度计23信号连接，所述控制器接收真空计16检测的真空度数据，处理后发出控制真空泵动作的指令信号。
采用上述技术方案的有益效果是：在放样后，先将密闭的放样机构放入到恒温控温设备加热，恒温控温设备可以选用恒温水浴控温装置，使真空腔体内温度稳定达到设定值，之后通过铂电阻温度计进行真空腔体内温度的检测和维持；然后通过真空泵对真空腔体抽真空，达到设定的真空度值；然后再通过导热系数测量用电控设备对薄膜进行导热系数的测定采集；为薄膜导热系数测量提供了一个无空气自然对流及环境温度波动影响的测试环境，提升了测量准确度。
如图2所示，在本实用新型的另一些实施方式中，待测薄膜21上沉积有两条宽度为b的长条带状金属丝22，两金属丝22的间距宽度也为b。两金属丝22的端部分别经导线连接至导热系数测量用电控设备。采用3ω法对垂直于薄膜平面方向的导热系数开展测量，此时导热系数测量用电控设备采用交流电源、锁相放大器和数据处理器，通过交流电源施加角频率为1ω的交流电，采用锁相放大器直接测量三次谐波分量的幅值和相位，最终根据3ω法计算出垂直于薄膜平面方向的导热系数。采用双桥法导热系数测量方法对平行于薄膜平面方向的导热系数开展测量，此时导热系数测量用电控设备采用稳压电源和数据处理器，使用稳压电源给其中一条金属丝通入电流，数据处理器测量另一根金属丝的电阻，最终根据双桥法计算出平行于薄膜平面方向的导热系数。
在本实用新型的另一些实施方式中，真空腔体19内真空度小于1Pa。采用上述技术方案的有益效果是：最大程度地消除空气对流，减少对测量结果的影响。
在本实用新型的另一些实施方式中，真空腔体19内温度设定值可根据测量需要在10℃-80℃选择。
如图1所示，在本实用新型的另一些实施方式中，放样台14位于真空腔底座13上方的中间位置，真空腔上壳体11的顶部中间位置开有用于安装真空计16的接口。真空腔底座13的底面连接有向下延伸设置的多个支撑管脚24。采用上述技术方案的有益效果是：布局结构更为合理，方便真空腔上壳体的开闭。
如图3所示，在本实用新型的另一些实施方式中，放样台14的边部设有用于夹持导线的线夹25。采用上述技术方案的有益效果是：方便与真空腔体内与待测薄膜连接的导线的固定。
如图3所示，在本实用新型的另一些实施方式中，放样台14的边部设有一圈环形槽141，环形槽141的截面成倒T形，线夹25的上部为夹爪部，线夹25的下部为连接部254，连接部254成倒T形，连接部254可沿环形槽141滑移，夹爪部包括由上而下依次设置的开口导向部251、夹线部252和减材料槽253，开口导向部251自上向下开口逐渐变窄，夹线部252内壁成优弧形，减材料槽253从夹线部252底部向下延伸。采用上述技术方案的有益效果是：方便调节线夹的位置，方便导线的卡入和抽出，有利于理顺导线，确保薄膜位置稳定。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种薄膜导热系数测量装置，其特征在于，包括：
放样机构，其包括真空腔上壳体、密封垫圈、真空腔底座和放样台，所述真空腔上壳体经螺栓可拆卸地安装于所述真空腔底座上，所述密封垫圈位于所述真空腔上壳体和真空腔底座的结合面之间，所述真空腔上壳体和真空腔底座之间形成用于放样的真空腔体，所述放样台安装在所述真空腔底座上且位于所述真空腔体内，待测的薄膜放置在所述放样台上；
真空计，其用于检测所述真空腔体内的真空度值；
真空泵，其经控制阀和抽气管路连接至所述真空腔底座，所述抽气管路与所述真空腔体连通；
真空电极连接器，其安装于所述真空腔底座上，所述真空电极连接器的内端位于所述真空腔体内，所述真空电极连接器的外端位于所述真空腔体外侧，待测薄膜上沉积的金属丝经导线连接至真空电极连接器内端的接线端子上；
铂电阻温度计，其安装于所述真空腔体内；
导热系数测量用电控设备，其经导线连接至所述真空电极连接器外端的接线端子上；
控制器，其与所述真空计、真空泵和铂电阻温度计信号连接，所述控制器接收所述真空计检测的真空度数据，处理后发出控制所述真空泵动作的指令信号。
2.根据权利要求1所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，待测薄膜上沉积有两条等宽的长条带状金属丝，两金属丝的间距与一条金属丝的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述真空腔体内真空度小于1Pa。
4.根据权利要求3所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述真空腔体内温度值为10℃-80℃。
5.根据权利要求1所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述放样台位于所述真空腔底座的中间位置，所述真空腔上壳体的顶部中间位置开有用于安装所述真空计的接口。
6.根据权利要求5所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述真空腔底座的底面连接有向下延伸设置的多个支撑管脚。
7.根据权利要求1所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述放样台的边部设有用于夹持导线的线夹。
8.根据权利要求7所述的薄膜导热系数测量装置，其特征在于，所述放样台的边部设有一圈环形槽，所述环形槽的截面成倒T形，所述线夹的上部为夹爪部，所述线夹的下部为连接部，所述连接部成倒T形，所述连接部可沿所述环形槽滑移，所述夹爪部包括由上而下依次设置的开口导向部、夹线部和减材料槽，所述开口导向部自上向下逐渐变窄，所述夹线部成优弧形，所述减材料槽从夹线部底部向下延伸。
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