本发明涉及材料传热性能测试,尤其是涉及一种热界面材料传热性能测试装置及其测试方法。
背景技术:
1、随着新能源、消费电子、人工智能等行业的快速发展,电子器件的功率密度随之增加,对系统散热技术提出了更高的要求,热界面材料可有效设发热元件及散热器的间隙,在电子器件热管理方面发挥重要作用。
2、传热效果是热界面材料的核心指标,如何准确快速评测该指标对于材料开发具有重要意义,现有热阻测试设备价格相对昂贵、测量时间长,使得新材料开发成本相对较高;采用电脑、加热台等产品进行横向比对时,装置缺少温度和风速控制装置,测试结果受发热元件热量传递方向及测试环境温度波动等影响,结果重复性较差,不利于相似配方的横向评测。
3、现有设备进行测试时,测时房间一般采取普通空调控制环境温度,测试位置的控温精度一般在1℃以上,测试装置微环境同时会受人员走动、空调风速变化等影响;当发热元件自由散热时,热量沿界面材料传递被削弱,造成传热驱动力不强;前述因素会造成测试条件不一致,导致测试结果重复性不佳,尤其是相似配方横向比对时差距较小,导致无法判断优劣。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种热界面材料传热性能测试装置及其测试方法,以缓解现有技术中存在的技术问题。
2、为实现上述目的,本发明实施例采用如下技术方案:
3、第一方面,本发明实施例提供一种热界面材料传热性能测试装置,包括外壳以及设于所述外壳内部的热源、保温结构和散热器;
4、所述热源包括底座和安装于所述底座的发热模块;所述底座和/或所述发热模块设有凹槽,所述凹槽内部设有温度传感器;所述发热模块具有发热面,所述保温结构半包围所述热源除去所述发热面以外的部位;
5、所述散热器包括散热座和连接于所述散热座表面的多个散热片;在所述散热片的不同高度处分别布设有温度传感器;
6、所述外壳包括框架、多孔围挡、以及安装于所述框架的被动控温结构;其中,所述被动控温结构包括安装于所述框架的被动控温盒,所述被动控温盒内部设有蓄热相变材料且埋设有热电偶,或者,所述多孔围挡为相变蓄热材料制成的网格布,所述被动控温结构包括所述网格布和固定于所述网格布的热电偶。
7、可选地,所述发热模块包括发热件、压板和发热片;所述发热件设于所述压板和所述底座下表面之间,所述发热片固定于所述底座上表面;所述底座和/或所述发热片表面设有凹槽,所述凹槽内部设有温度传感器。
8、可选地,所述发热件为石墨烯发热件,所述底座为铝合金底座,所述发热片为铜板发热片,所述压板为环氧树脂压板;
9、和/或,所述散热座为铝合金散热座;
10、和/或,所述保温结构包括气凝胶内层和亚克力外层,所述亚克力外层下表面设有支腿。
11、可选地,所述散热器还包括散热台,所述散热台和所述多个散热片分别连接于所述散热座的不同两表面。
12、可选地,所述底座设有上下贯穿所述底座且内部中空的定位销一,所述压板上表面开设有与所述定位销一位置匹配的固定盲孔;所述发热片设有定位销二;所述散热台设有上下贯穿所述散热台且能够与所述定位销二嵌套连接的定位销三,所述散热座设有与所述定位销三匹配的开孔;
13、其中,所述发热片下表面开设有与所述定位销一位置匹配的固定盲孔,或者,所述定位销二上下贯穿所述发热片,所述定位销一与所述定位销二嵌套连接。
14、可选地,所述散热器还包括柔性导热材料,所述柔性导热材料设于所述散热座和所述散热台之间。
15、可选地,所述散热片固定安装或一体成型于所述散热座;或者,所述散热片通过设于所述散热座的卡槽卡接于所述散热座;或者,所述散热片通过铰链活动安装于所述散热座。
16、可选地,所述底座中部设有定位槽,所述发热模块安装于所述定位槽内;或者,所述发热模块通过卡扣安装于所述底座。
17、可选地,所述底座除去所述发热面以外的部位喷涂有防热辐射涂料;和/或,在所述外壳内部安装有红外摄像机,所述红外摄像机用于监测且发出所述外壳内部的温度信号。
18、第二方面,本发明实施例提供一种热界面材料传热性能测试方法,该测试方法采用前述实施方式中任一项所述的热界面材料传热性能测试装置。
19、所述测试方法包括如下步骤:
20、稳定装置温度:将装置在环境温度内放置至少60min,当所述被动控温结构蓄热相变材料温度为预设温度范围时,判定温度达标则开始测试;
21、制备待测组件:将待测热界面材料膏涂覆于所述发热面上表面,或者,将待测热界面材料导热片放置在所述发热面上表面,之后,将所述散热台盖于所述发热面上表面,将所述散热台与所述底座或所述发热模块固定在一起,制成待测组件;将所述待测组件放置于所述外壳内;
22、样品测试:设定发热功率开启测试,持续至少30min后,更换下一组待测组件;测试过程中监测所述被动控温结构蓄热相变材料的温度,当其温度与环境温度差值≥1℃时,更换所述被动控温结构或者等待所述被动控温结构冷却降温至所述预设温度范围,再开启测试。
23、本发明提供的热界面材料传热性能测试装置及其测试方法至少能够实现如下有益效果:
24、该测试装置结构简单成本较低,并且,外壳上的多孔围挡可以过滤外界风速拨动;同时,通过被动控温结构中的蓄热相变材料和热电偶,可以实时监测外壳内部的温度变化,确保蓄热相变材料在储存和释放热量的过程中处于预期的工作温度范围内,进而为外壳内部提供较为稳定的测试微环境;保温结构则可控制热量传递方向,由此,采用该测试装置对热界面材料传热性能进行测试,可提高测试结果准确性,更有利于对相似配方的热界面材料传热性能进行横向评测。
1.一种热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:包括外壳以及设于所述外壳内部的热源(2)、保温结构(3)和散热器(4);
2.根据权利要求1所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述发热模块包括发热件(22)、压板(23)和发热片(24);所述发热件(22)设于所述压板(23)和所述底座(21)下表面之间,所述发热片(24)固定于所述底座(21)上表面;所述底座(21)和/或所述发热片(24)表面设有凹槽(25),所述凹槽(25)内部设有温度传感器(5)。
3.根据权利要求2所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:
4.根据权利要求2所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述散热器(4)还包括散热台(42),所述散热台(42)和所述多个散热片(43)分别连接于所述散热座(41)的不同两表面。
5.根据权利要求4所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述底座(21)设有上下贯穿所述底座(21)且内部中空的定位销一(61),所述压板(23)上表面开设有与所述定位销一(61)位置匹配的固定盲孔(231);
6.根据权利要求4所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述散热器(4)还包括柔性导热材料(44),所述柔性导热材料(44)设于所述散热座(41)和所述散热台(42)之间。
7.根据权利要求1所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述散热片(43)固定安装或一体成型于所述散热座(41);
8.根据权利要求1所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述底座(21)中部设有定位槽,所述发热模块安装于所述定位槽内;或者,所述发热模块通过卡扣安装于所述底座(21)。
9.根据权利要求1所述的热界面材料传热性能测试装置,其特征在于:所述底座(21)除去所述发热面以外的部位喷涂有防热辐射涂料;和/或,在所述外壳内部安装有红外摄像机,所述红外摄像机用于监测且发出所述外壳内部的温度信号。
10.一种热界面材料传热性能测试方法,其特征在于:采用权利要求1至9中任一项所述的热界面材料传热性能测试装置;所述测试方法包括如下步骤:
