[发明专利]基于激光闪射法热界面材料导热系数和接触热阻测量方法

说明书

本发明实施例提供一种基于激光闪射法热界面材料导热系数和接触热阻测量方法，包括：加工至少两个激光闪射法测量试样，所述测量试样为三层结构，所述三层结构的上、下两层为金属片，中间层为膏状物热界面材料；采用激光闪射法测量所述试样中的所述膏状物热界面材料的导热系数及膏状物热界面材料与上下金属片之间的接触热阻。本发明克服现有激光闪射法无法测量膏状物热界面材料导热系数和接触热阻的技术缺陷。

技术领域

本发明实施例涉及热界面材料性能测量技术领域，尤其涉及一种基于激光闪射法热界面材料导热系数和接触热阻测量方法。

背景技术

随着电子元器件的集成度越来越高、功能越来越强，电器元器件的热流密度随之急剧增加。为了保证核心电子元器件的有效散热，目前学者主要研究各种各样热界面材料来消除电子元器件和热沉之间的接触热阻，从而保证电子元器件的正常工作温度。常用的热界面材料主要包括导热硅脂、导热硅胶片及其它聚合物中添加高导热颗粒。这些热界面材料在正常使用情况下是膏状物。如何能够测量这些膏状物热界面材料的导热系数和在实际使用中的接触热阻对于新型热界面材料的开发是至关重要的。

目前界面接触热阻测量方法最常用的是稳态法：在两接触样品上维持一定的温差，测量两样品轴向上的温度，再由傅里叶定律外推至接触界面处从而得到界面上的温差；热流量可以由热流量计测量，从而R＝|T₁-T₂|/Q。这种稳态温度场测量方法有几个显著的缺陷，首先，每次测量时间很长，需要8小时左右；其次，热电偶的嵌入破坏了本身的温度场造成测量不准确。也有学者采用精度为0.1℃的红外成像系统代替热电偶对接触界面进行二维界面温度记录，此方法虽然避免了采用热电偶接触式测量的诸多弊病，但如何进一步提高其精度有待更进一步的研究。

激光闪射法也是一种常用的接触热阻实验测量方法，它是一种瞬态法。其通过对两接触薄壁时间的一侧表面施加一短激光脉冲进行加热，在另一侧记录温度响应。但是这种方法目前只要是用来测量固体材料的热扩散系数，无法直接测量膏状物或者液态物质的导热系数。

发明内容

本发明实施例提供一种基于激光闪射法热界面材料导热系数和接触热阻测量方法，以克服上述技术问题。

本发明的一种基于激光闪射法热界面材料导热系数和接触热阻测量方法，包括：

加工至少两个激光闪射法测量试样，所述测量试样为三层结构，所述三层结构的上、下两层为金属片，中间层为膏状物热界面材料；

采用激光闪射法测量所述三层结构试样中的所述膏状物热界面材料的导热系数和膏状物热界面材料与所述两层金属片之间的接触热阻。

进一步地，所述加工至少两个激光闪射法测量试样，包括：

加工四个圆形金属片，第一、第二、第三圆形金属片厚度相同，第四圆形金属片内嵌圆形槽；其中四个圆形金属片的直径相等，定义为D；圆形槽直径为d；

将所述第一与第二圆形金属片中涂抹膏状物热界面材料并挤压构成试样1，所述第三、第四圆形金属片中涂抹膏状物热界面材料并挤压构成试样2。

进一步地，所述采用激光闪射法测量所述三层结构试样中的所述膏状物热面材料的导热系数和膏状物热界面材料与所述两层金属片之间的接触热阻，包括：

利用激光闪射法直接对所述三层结构试样进行导热系数测量，得到至少两个三层结构试样的整体导热系数；

根据所述三层结构试样导热系数与所述三层结构试样厚度确定至少两个三层结构试样的整体热阻，采用公式

其中，所述t_sam,i为三层结构试样厚度；k_sam,i为所测得的三层结构试样导热系数；下标_i为三层结构试样标号。