热传导性能量测装置

摘要

本发明提供一种热传导性能量测装置，用于热界面材料量测，其包括：一加热部和一冷却部，所述加热部和冷却部分别具有一承载平面，所述承载平面之间形成一缝隙；以及一显微镜和一数码相机，所述显微镜可放大所述承载平面间缝隙，所述数码相机可拍摄到经所述显微镜放大后的承载平面间缝隙。本发明提供的热传导性能量测装置通过显微镜放大作用能准确量测热界面材料的宽度，从而可准确量测热界面材料的热传导系数。

权利要求

1.一种热传导性能量测装置，用于热界面材料量测，其包括：一加 热部和一冷却部，所述加热部和冷却部分别具有一承载平面，所 述承载平面之间形成一缝隙，其特征在于：所述热传导性能量测 装置进一步包括一显微镜和一数码相机，所述显微镜用于放大所 述承载平面间缝隙，所述数码相机用于拍摄经所述显微镜放大后 的承载平面间缝隙。

2.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述加 热部包括多个用以安装热电偶的孔道。

3.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述冷 却部包括多个用以安装热电偶的孔道。

4.如权利要求2或3所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述 多个孔道在垂直于承载平面的方向上呈等间距排列。

5.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述加 热部至少包括一通孔，所述通孔用以插入加热棒。

6.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述冷 却部至少包括一通孔，所述通孔用以通入冷却介质。

7.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述加 热部和冷却部的材料选自铜、铝或铜铝合金。

8.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述显 微镜对准所述缝隙。

9.如权利要求1所述的热传导性能量测装置，其特征在于：所述数 码相机对准所述显微镜目镜。

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种热传导性能量测装置，尤其涉及一种热界面材 料的热传导性能量测装置。

【背景技术】

近年来，随着半导体器件集成工艺的快速发展，半导体器件集 成化程度越来越高，然而，器件体积变得越来越小，其对散热的需 求越来越高，已成为一个越来越重要的问题。为满足该需要，风扇 散热、水冷辅助散热和热管散热等各种散热方式被广泛运用，并取 得了一定的散热效果，但因散热器和热源的接触界面不平整，一般 相互接触面积不到2％，没有一个理想的接触界面，从根本上影响 了半导体器件向散热器传递热量的效果，因此，传统的散热器通过 在散热器和半导体器件之间增加一导热系数较高的热界面材料以增 加界面接触面积，提高半导体器件和散热器间的热传递效率。

因此，热界面材料的热传导性能对半导体器件和散热器间的热 传递效果影响极大。在热界面材料的开发过程中，实验量测其热传 导性能是不可缺少的一项重要步骤，每种不同配方的热界面材料在 调配出来后都会先进行热传导性能的实验量测，确定其是否满足需 求。因此，如何才能准确地量测热界面材料的热传导性能对热界面 材料的发展起到非常重要的作用。

热界面材料的热阻和热传导系数是热界面材料性能的基本参 数，其计算公式如下：

$K=\frac{Q\times L}{A\times (T_1-T_2)}$

$\theta =\frac{A\times (T_1-T_2)}{Q}$

其中，K为热传导系数；θ为热阻；Q为热流量；A为热传导 方向的横截面积；L为热传导距离，即热界面材料的厚度；T1、T2 分别为热界面材料的两界面的温度。

现有技术提供一种热界面材料量测装置，该装置量测热界面材 料热阻的方法是在一绝热环境中，两铜块以固定压力夹着热界面材 料，一端为加热端另一端为冷却端，藉由热电偶量测热界面材料两 端的温度以求得温差，并通过卡尺量测两铜块之间的距离得出热界 面材料厚度。然后通过热传导的关系式推算即可得出该热界面材料 的热阻和热传导系数。然而，由于热界面材料一般厚度很小，因此 很难准确量测其厚度，从而难以准确测出热界面材料的导热系数。

有鉴于此，提供一种能准确量测热界面材料热传导系数的热传 导性能量测装置实为必要。

【发明内容】

以下，将以实施例说明一种能准确量测热界面材料热传导系数 的热传导性能量测装置。

一种热传导性能量测装置，用于热界面材料量测，其包括：一 加热部和一冷却部，所述加热部和冷却部分别具有一承载平面，所 述承载平面之间形成一缝隙；以及一显微镜和一数码相机，所述显 微镜用于放大所述承载平面间缝隙，所述数码相机用于拍摄经所述 显微镜放大后的承载平面间缝隙。

相对于现有技术，本发明的实施例提供的热传导性能量测装置， 利用一显微镜和一数码相机配合，由显微镜放大承载平面间缝隙宽 度，然后通过数码相机拍摄放大后的承载平面间缝隙宽度来测出热 界面材料的厚度，从而可以减小热界面材料厚度量测时的误差，准 确地测出热界面材料的热传导系数。

【附图说明】

图1是本发明实施例所提供的热传导性能量测装置示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1，为本实施例提供的热传导性能量测装置1，其包括： 一加热部10和一冷却部20，所述加热部10有一承载平面11，所述冷 却部20有一承载平面21，所述承载平面11、21相互面对，形成一缝 隙，该缝隙用于设置待测热界面材料50；以及一显微镜30和一数码 相机40，所述显微镜30对准所述缝隙，用于放大所述两承载平面11、 21间缝隙，所述数码相机40对准显微镜30目镜，用于拍摄经所述显 微镜30放大的两承载平面11、21间缝隙，以用来计算两承载平面11、 21间缝隙的宽度。

所述加热部10可进一步包括多个用以安装热电偶的孔道12，本 实施例中所述多个孔道12彼此平行且平行于承载平面11，且在远离 承载平面11的方向呈等间距排列。所述多个孔道12可为通孔或盲孔， 本实施例中为盲孔，使用盲孔可减少热电偶在量测过程中受空气流 动的影响。所述加热部10还可包括一通孔13，所述通孔13用以插入 一加热棒。加热部10可包含多个通孔13，本实施例中所述加热部10 只示出一个通孔13。所述加热部10的材料可选自铜、铝或铜铝合金 等。

所述冷却部20可进一步包括多个用以安装热电偶的孔道22，本 实施例中所述多个孔道22彼此平行且平行于承载平面21，且在远离 承载平面21的方向呈等间距排列。所述多个孔道22可为通孔或盲孔， 本实施例中为盲孔。所述冷却部20还可包括一通孔23，所述通孔23 用以通入冷却介质。冷却部20可包含多个通孔23，本实施例中所述 冷却部20只示出一个通孔23。所述冷却部20的材料可选自铜、铝或 铜铝合金等。

所述显微镜30和数码相机40可根据需要进行选择，优选地，所 述显微镜30的放大倍数大于10倍，所述数码相机40具有动态拍摄能 力，即其可通过设定按一定时间间隔进行连续拍摄。利用此功能可 拍摄到热界面材料50达到稳定状态前的厚度变化，可测出各时间点 热界面材料50的厚度，再利用热电偶测出各时间点两承载平面11、 21间的温差值，即可由此了解热界面材料50达到稳定状态前的热传 导性能变化状况。

在实际量测过程中，将整个热传导性能量测装置1包覆在一绝热 材料中，当热界面材料50达到热稳定状态后，通过热电偶测量的数 据算出热界面材料50两端的温度值，再根据导热棒的加热功率即可 算出热界面材料50的热阻。然后再根据数码相机40拍摄所得的照片 通过计算机影像撷取而算得的热界面材料50的厚度，结合之前算出 的热阻即可计算出热界面材料50达到稳定状态后的热传导系数。

相对于现有技术，本发明的实施例提供的热传导性能量测装置， 利用一显微镜和一数码相机配合，由显微镜放大两承载平面间缝隙 宽度，然后通过数码相机拍摄放大后的承载平面间缝隙宽度来测出 热界面材料的厚度，从而可以减小热界面材料厚度量测时的误差， 从而可以准确地测出热界面材料的热传导系数。

可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本 发明的技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变 和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。