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    【華正檢測(cè)】導(dǎo)熱測(cè)試穩(wěn)定性分析
    導(dǎo)熱測(cè)試的意義

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      隨著技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)需求電子產(chǎn)品越來(lái)越輕薄、小型化、精密化多元化方向發(fā)展,印制電路板上的元件組裝的密度和集成度越來(lái)越高;設(shè)備功率以及功率消耗產(chǎn)生的熱量伴隨著集成度的提高,也在迅速增加,為保證設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)作,及時(shí)的散熱成為整機(jī)小型化發(fā)展的關(guān)鍵。

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    平板熱流法測(cè)導(dǎo)熱

    1、設(shè)備描述

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    瑞領(lǐng)LW 9389穩(wěn)態(tài)熱流法導(dǎo)熱測(cè)試儀是根據(jù)ASTM-D 5470設(shè)計(jì)制于均質(zhì)及非均質(zhì)之導(dǎo)熱電絕緣熱界面材料的垂直方向的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與熱阻抗測(cè)試,如:導(dǎo)熱膏(Grease),導(dǎo)熱片(Thermal Pad),導(dǎo)熱膠,界面材料,相變化材料,陶瓷,金屬,基板,鋁基板,覆銅基板,軟板等。



    2、測(cè)試原理

    穩(wěn)態(tài)熱流法是基于測(cè)試兩平行等溫界面中厚度均勻試樣的理想熱傳導(dǎo)。在試樣兩面間施加不同的溫度,使得試樣上下兩面間形成溫度梯度,促使熱流量全部垂直穿過(guò)試樣并且沒(méi)有側(cè)面的熱擴(kuò)散。詳見(jiàn)圖1.1。

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    1.1 穩(wěn)態(tài)熱流法原理圖


    3、名詞解釋

    導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側(cè)表面的溫差為1度(K/,1秒內(nèi),通過(guò)1平方米面積傳遞的熱量,用K表示,單位為瓦/(米?度)(W/m?K,此處的K可用代替)。

    熱阻是一個(gè)和熱有關(guān)的性質(zhì),是指在有溫度差的情形下,物體抵抗傳熱的能力。導(dǎo)熱系數(shù)越好的物體,熱阻通常會(huì)比較低單位為/WK/W

    熱阻抗是指熱量在熱流路徑上遇到的阻力,反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小,表明了 1W熱量所引起的溫升大小,單位為·cm2/WK·cm2/W


    導(dǎo)熱測(cè)試的小細(xì)節(jié)

    由于穩(wěn)態(tài)熱流法的測(cè)試方法的特殊性,在測(cè)試過(guò)程中若有操作不當(dāng)或者不注意測(cè)試細(xì)節(jié),往往會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)重復(fù)性差,測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題。通過(guò)對(duì)于測(cè)試設(shè)備運(yùn)行原理的研究,結(jié)合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,我們總結(jié)了以下幾點(diǎn)在測(cè)試過(guò)程中對(duì)于結(jié)果影響較大的因素:

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    1、壓力校正

    1.造成壓力偏差的原因:

    1)測(cè)試結(jié)束后抬模塊的時(shí)候溫度過(guò)低,導(dǎo)熱膏粘性較強(qiáng),會(huì)帶起下端模塊;

    2)涂抹導(dǎo)熱膏以及測(cè)試結(jié)束擦拭冷熱端模塊時(shí),都會(huì)對(duì)模塊施以一定程度的力,時(shí)間長(zhǎng)久會(huì)使儀器產(chǎn)生位移;

    2.解決方法:五點(diǎn)法校正

    下端模上,用白色導(dǎo)熱膏均勻點(diǎn)5點(diǎn)使上端模塊壓下,觀察五點(diǎn)的受力情況,及其分散情況;(如圖)

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    2、導(dǎo)熱系數(shù)校正-----標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片

    1.造成導(dǎo)熱系數(shù)偏移的原因

    1)長(zhǎng)期頻繁的使用儀器,可能會(huì)使測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生偏差

    2)測(cè)試條件如溫度、力值不符合測(cè)試要求時(shí),會(huì)影響儀器的測(cè)試精確度;

    2.校準(zhǔn)方法

    使用導(dǎo)熱系數(shù)為15.4w/m?K標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片校準(zhǔn)三次,取其平均值,根據(jù)ASTM D5470-12《導(dǎo)熱電絕緣材料熱傳輸性能的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片導(dǎo)熱系數(shù)的偏差▲k應(yīng)在±1w/m?K內(nèi)。

    3樣品尺寸選擇

    1影響因素

    1)樣品尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)樣品25.4×25.4mm,則部分儀器測(cè)試的為空氣中的導(dǎo)熱,就會(huì)直接影響測(cè)試結(jié)果

    2) 樣品均勻若是壓合過(guò)程使樣品內(nèi)含有氣泡導(dǎo)熱系數(shù)很低,就會(huì)明顯的降低樣品整體的熱通量,降低導(dǎo)熱系數(shù);

    2.解決方法

    1) 通常要求的制樣尺寸至少26×26mm,且不得大于28×28mm,若是樣品小于25.4×25.4mm檢測(cè)人員可要求重新送樣;

    2) 肉眼無(wú)法觀察樣品內(nèi)部是否含有氣泡,可用做判斷樣品壓合好壞的手段之一;

    4、測(cè)試條件判斷

    1.影響原因

    1)時(shí)間和溫度因素:不同樣品相同時(shí)間下通過(guò)的熱通量不同,,達(dá)到80(用作于樣品間的統(tǒng)一對(duì)比參數(shù))的時(shí)間也會(huì)不一樣;

    2)壓力因素:不同材質(zhì)的樣品可以施以不同的測(cè)試壓力,若是材質(zhì)較柔軟例如橡膠,過(guò)大壓力就會(huì)使其產(chǎn)生形變,改變其原本厚度;

    2解決方法

    1)時(shí)間溫度:針對(duì)于我們鋁基板產(chǎn)品大多采取25min時(shí)間設(shè)置可以使其高溫溫度達(dá)到穩(wěn)定針對(duì)導(dǎo)熱性能良好的樣品可以將測(cè)試時(shí)間設(shè)置短一點(diǎn)

    2)壓力:大部分實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品為固體材料,通常設(shè)置施加壓力為80psi;

    5導(dǎo)熱膏

    1.導(dǎo)熱膏作用

    導(dǎo)熱膏具有優(yōu)異的電絕緣性,又有優(yōu)異的導(dǎo)熱性,同時(shí)具有低游離度(趨向于零),耐高低溫、耐水、臭氧、耐氣候老化等特點(diǎn)。導(dǎo)熱可以填充兩個(gè)平面間的空隙,使熱量的傳導(dǎo)更加順暢迅速的材料。

    2導(dǎo)熱膏的影響

    1) 不同材質(zhì)的導(dǎo)熱膏所具有的導(dǎo)熱性能不盡相同,熱阻較高的導(dǎo)熱膏自身穩(wěn)定性就較差,對(duì)測(cè)試結(jié)果影響更大;

    2) 熱阻高的導(dǎo)熱膏在整體熱阻測(cè)試中占據(jù)比例更大,因其不穩(wěn)定性,便會(huì)降低數(shù)據(jù)的重復(fù)性;

    3解決方法

    實(shí)驗(yàn)室選用熱阻更低的導(dǎo)熱膏,在樣品上下平整、均勻且盡量少的涂抹導(dǎo)熱膏,有助于更準(zhǔn)確的獲得樣品的導(dǎo)熱系數(shù)


    小結(jié)

    以上五點(diǎn)的校正都是為了能夠更準(zhǔn)確,更迅速的獲取更為穩(wěn)定的導(dǎo)熱系數(shù);

    1.前期的壓力、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)熱系數(shù)的校正,是對(duì)儀器的基礎(chǔ)校正,可以對(duì)樣品施以均勻的壓力,增加有效接觸;

    2.對(duì)測(cè)試樣品的判斷,有助于我們對(duì)時(shí)間、壓力的選擇設(shè)定,能夠在更短的時(shí)間內(nèi)測(cè)試出更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);

    3.良好的導(dǎo)熱膏的選取,能夠降低干擾因素對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的影響,接近理想測(cè)試;