[实用新型]一种薄膜或薄片材料平面热导率的测试装置

说明书

本实用新型公开了一种薄膜或薄片材料平面热导率的测试装置，该系统主要由四部分组成，第一部分是测试样品温度的设备——红外热像仪；第二部分是真空腔，真空腔内部包括两块半圆形铜电极，一个底板，四根金属支撑杆，四个螺母，四个螺杆，一个复合真空计，十个陶瓷连接件，两根导线；第三部分是二级真空泵，包括一个扩散泵和一个分子泵；第四部分是直流电源。本实用新型是基于傅里叶一维稳态热传导的基本原理设计的，具有操作简便，测试过程时间短，测试精度高等特点。

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜或薄片材料平面热导率的测试装置，属于测量技术领域。

背景技术

随着现代科技的不断进步，电子器件逐渐向智能化和小型化发展，其内部芯片的高度集成造成功率密度急剧升高，产生的热量也相应增加，如果不即时把这些热量排出，会大大降低电子器件的寿命和可靠性。因此，散热材料的导热能力已经成为制约电子器件发展的关键因素之一。热导率，又称导热系数，是表征材料导热能力最重要的一个参数，能够准确的测试材料的热导率是研究散热材料的基础。

目前三维宏观材料热导率的测试方法及装置已经比较成熟，如基于激光闪射法的激光导热仪和基于平面热流法的Hot Disk等。但是，平面热流法适合热导率在500W/m.K以下的样品，闪光法只能测试片状材料的轴向热导率。所以，对于高导热的薄膜和片状材料的平面热导率，这些常规装置并不适用。

近年来，对于高导热薄膜、片状材料的平面热导率以及纤维样品，开发了一种非接触式的稳态热导率测试方法，利用激光将样品加热，探测样品上温度分布，从而得到材料的热导率。但是该类方法涉及到激光信号的发射和提取，需要精密的设备和复杂的光路，且激光的聚焦易重影，对测试结果有很大的影响。所以需要一种新的测试薄膜或者薄片平面热导率的装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于稳态法和通过电流使样品自加热从而测试热导率的系统，用通电自加热代替激光加热，可以很好的解决激光作为加热源的弊端。本实用新型所采取的技术方案如下：

一种薄膜或薄片材料平面热导率的测试装置，所述装置包括控制柜、红外热像仪、真空腔、二级真空泵和直流电源；所述真空腔设置于控制柜的柜体上表面上，所述真空腔包括真空腔体，所述真空腔体的上表面设有放气阀，真空腔体侧壁外表面上设有4个插头组件、复合真空计探测器和两个冷却水预留口；所述真空腔体内部设有与真空腔体内壁连接的上盖板；所述上盖板上设有放气阀，并且在所述上盖板中心位置设有圆形窗口，所述圆形窗口上覆盖有多光谱硫化锌玻璃；所述真空腔体底部设有金属支撑杆；所述金属支撑杆顶端支撑一个水平的底板；所述底板上固定安装两块半圆形铜电极；每块所述铜电极通过与底板之间通过五个陶瓷连接件隔开，其中，陶瓷连接件为陶瓷平和陶瓷凸；所述两块半圆形铜电极均位于所述上盖板下方；在所述真空腔体的顶部设有顶盖；所述二级真空泵设置于控制柜内部；所述二级真空泵包括分子泵和机械泵；所述真空泵通过插板阀与所述真空腔体底部相连；所述直流电源通过导线分别与所述铜电极相连。

进一步地，所述插头组件采用8芯插头组件；所述上盖板的四周边沿与所述真空腔体的内壁通过315X5.7胶圈密封连接；

进一步地，所述真空腔中的四根金属支撑杆是圆柱体且上半部分外表面设有螺纹并配合螺母托住底板，通过控制螺母的位置控制底板的高度；所述底板与所述真空腔体底部的距离范围为120～140mm。

进一步地，所述的电极采用纯铜材料，且两电极平行摆放，中间的距离为70mm。

进一步地，所述顶盖上设有放气阀并且在顶盖中心位置设有顶盖窗口；所述顶盖窗口与所述上盖板上设置的圆形窗口的位置相对应，并且在所述顶盖窗口上设有多光谱硫化锌玻璃；所述红外热像仪的镜头对准所述顶盖窗口的位置。

进一步地，所述多光谱硫化锌玻璃的厚度为15mm。

进一步地，所述多光谱硫化锌玻璃表面镀有增透膜，以增加红外线的透过率。