电子器件中导热系数检测方案(导热仪)

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=应用 C-Therm Technologies Ltd. The global leader in non-destructive thermal conductivity testing solution TCi导热系数分析仪在电子器件上的应用 www.ctherm.com.cn 市场上唯一的可进行快速，精确测量且采用改良瞬态平面热源法的导热系数分析仪，仪器符合国际ASTM D7984标准。 C-Therm TCi导热系数分析仪采用新一代改良的瞬态平面热源法·能快速，准确地对材料进行无损的导热系数及蓄热系数测量。它采用单面，界面热传感器向样品表面施加一瞬时的恒定热源，通常测试时间为1-3s。可以直接测量材料的导热系数和蓄热系数。TCi导热系数分析仪操作简便，体积小巧，广泛应用于各类实验室·质量检测中心·及企事业单位科研中心。 (1)施加已知电流到探头发热线圈上，向被测样品提供一小股热量；；(2)受专利保护的“guard ring”技术，能够防止热量散失，保证热量沿着径向单向传递到被测样品。热量使得被测物体及探头接触面的温度上升，在探头上产生电压降； (3)通过探头表面的电压变化测定样品的热物性。 =技术指标 导热系数测试范围：0~500W/mK 广泛温度范围：-50~200℃ 无需样品制备，无损测试 测试时间快速：0.8~2.5秒 适用范围：可测试固体，液体，粉体，胶体 最小测试样品尺寸：0.67"(17mm)直径 最大测试样品尺寸：不限 最小测试样品厚度：通常0.02"(0.5mm)， 基于测试物体的热传导性 ASTM标准： ASTM D7984 电子器件的设计最主要的内容应包括电参数设计、结构设计和热耗散设计三部份，电子元器件的散热已经渐渐成为电子设备研制和开发丶运行环节中关键的技术之一。随着时代的进步和科技的发展，当代生产力对电子产品的运行速度、运行时间以及电子产品的性能等要求越来越高，这也就意味着电子设计工作人员需要对电子产品，电子元器件的散热能力不断的提升，提高散热效果。C-ThermTCi导热系数分析仪可以快速，精确的对材料导热系数进行测试。 应用案例一 印制电路板{PCB线路板}·又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。散热性能是电路板性能、可靠性和使用寿命的关键因素。散热不足，可能会造成脱层、损坏或设备故障。导热系数在散热性能中起着重要作用，是PCB设计的主要参数之一。 专家Doug Brooks用TCi测试了R4 PCB介电材料线路板的导热系数[1] Through-Plane and In-Plane ThermalConductivity of a PCB Dielectric Material 图1.测试装置展示(左)横向(右)经向图2.材料： FR4PCB介电材料的导热系数(左)横向； (右)径向结论： PCB介电材料的横向导热系数值为0.512 W/mK， 径向导热系数值为0.679 W/mK 应用案例二 热界面材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，提高器件散热性能。在微电子材料表面和散热器之间存在极细微的凹凸不平的空隙·如果将他们直接安装在一起，它们间的实际接触面积只有散热器底座面积的10%，其余均为空气间隙。因为空气热导率只有0.024W/(mK)，是热的不良导体，将导致电子元件与散热器间的接触热阻非常大·严重阻碍了热量的传导·最终造成散热器的效能低下。使用具有高导热性的热界面材料填充满这些间隙，排除其中的空气，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，可以大幅度降低接触热阻，使散热器的作用得到充分地发挥。 中科院理化所刘静教授，研究了家基热界面材料的导热系数[2] 表1.家基热界面材料不同温度下的导热系数 温度(℃) 导热系数值(W/mK) 室温 13.07 50℃ 29.4 图1.家基热界面材料的不同类型 结论：家基热界面材料的导热性能优于商业的导热膏材料，液体金属热界面材料由于高导热，低热阻成为下一代高性能的传热介质。 应用案例三 与传统的高压钠灯(HPS)相比， LED照明系统表现出卓越的光度和节能优势。LED的性能主要取决于运行温度，温度每升高10℃，光的输出将减少10%。因此， LED照明系统为了具有最优的热管理系统，应该尽可能保持低的操作温度。 用作LED照明设备材料的导热系数[3] 图1.LED路灯图 表1.不同类型LED照明材料的导热系数 材料 Effusivity，e(Ws"/2/m’K) Thermal Conductivity，入(W/mK) 氨基甲酸乙酯陶瓷填料 587 0.24 有机硅-陶瓷填料 1254 0.92 环氧树脂-陶瓷填料 1274 0.94 结论：材料的导热系数越高， LED设备冷却越快，则使用寿命越长。 电子产品的性能越来越强大，而集成程度和组装密度不断提高，. 导致其工作功耗和发热量的急剧增大，这意味着能否有效散热变得比以往更为重要了，这一趋势为导热材料的发展提供了机会。然而开发和工业化推广应用性能好(高散热密度，同时维持较低热源表面温度)、可靠性高(寿命长)、成本低(包括制造成本和维护成本)、适应性好的导热材料还有很长的路要走。同时， C-Therm会更加努力完善我们测试仪器的技术水平，不断满足科研应用的需求，为材料事业的发展贡献自己的一份力量。 ( 参考文献 ) ( 1 . Douglas Brooks. Relationship Between PCB Trace Currents and Temperatures， 2016. 2 ) Yunxia Gao， Jing Liu. Gallium-based thermal interface material with high compliance and wettability. Appl PhysA(2012)107：701-708 3. Dr. Jack Josefowicz. Higher Reliability Electronics Through the Development of Thermal Management Materi-als Using the Modified Transient Plane Source Method. Advancements in Thermal Management Conference，August，2014 我们的客户 ： CASC消大学 中国航天 中国工程物理研究院CHINA ACADEMY OF ENGINEERING PHYSICS 3M Kodak 联系我们 C-THERM 邮箱： jzhang@ctherm.com 电话：13162718817 中文网站：www.ctherm.com.cn 上海办事处：虹口区花园路128号7街区D座201室 北京办事处：北京市朝阳区马泉营香江北路8号华人写字楼D06室      电子器件的设计最主要的内容应包括电参数设计、结构设计和热耗散设计三部份，电子元器件的散热已经渐渐成为电子设备研制和开发、运行环节中关键的技术之一。随着时代的进步和科技的发展，当代生产力对电子产品的运行速度、运行时间以及电子产品的性能等要求越来越高，这也就意味着电子设计工作人员需要对电子产品，电子元器件的散热能力不断的提升，提高散热效果。 C-ThermTCi导热系数分析仪可以快速，精确的对材料导热系数进行测试。