一种铝基覆铜板导热系数测试方法技术

本发明专利技术公开了一种铝基覆铜板的导热系数测量方法，使用三片对比样叠加测试接触热阻，在绝缘层导热性能测试中，分别取一片样本、两片对比样叠加，两片样本、一片对比样叠加，三片样本叠加进行三次测量，利用图算法得出导热系数。在表观（整板）导热性能测试中，分别取一片样本、两片样本叠加、三片样本叠加进行三次测量，得出数据后剔除导热硅脂的影响，利用图算法得出导热系数。此方法可以有效提高测量精度，减少仪器的系统误差，更能满足大中院校、公司等高精度的检测需要。

A Method for Measuring Thermal Conductivity of Aluminum-based Copper Clad Plate

【技术实现步骤摘要】
一种铝基覆铜板导热系数测试方法
本专利技术涉及材料性能检测领域
，具体为一种铝基覆铜板导热系数测试方法。
技术介绍
铝基覆铜板以其优异的散热性和电磁屏蔽性等多种优良性能在集成电路、汽车、大功率电器设备、电源设备等领域广泛应用。铝基覆铜板的散热能力对其稳定性、使用寿命和精度的影响不容忽视，因此，准确测量其导热系数，具有重要的理论意义和实用价值。理论上能测量铝基覆铜板导热系数的方法很多，主要有稳态法和瞬态法，稳态法公式简单，稳定性好，但是耗时较长；瞬态法公式复杂，对设备要求高，难以稳定测量。目前国内使用较多的是平板热流法，属稳态法，测试时将样本放置于上下热极中间，热流计测量出流过试样的热流，再通过计算得到样品的导热系数。这种方法公式简单，稳定性好。但是由于方法简单，对测试精度要求较高，一个微小的步骤可能导致较大的误差。
技术实现思路
本专利技术针对以上不足之处，本着至少解决一项技术问题的目的，提供了一种铝基覆铜板导热系数测试方法，本方法依据平板热流法，结合CPCA4105-2010（印制电路用金属基覆铜箔层压板）和ASTMD5470（薄的热导性固体电绝缘材料传热性能的测试标准）设计出“三片法”测试方法，能有效提高测量精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铝基覆铜板导热系数测试方法，包括以下步骤：步骤S1：测试接触热阻：取对比样金属铝板三片，叠合起来测试其热阻作为接触热阻值，此时的接触热阻为4层导热硅脂与金属面接触的接触热阻，这个接触热阻作为测量铝基覆铜板绝缘层的热阻和导热系数时的接触热阻。取对比样金属铝板一片，测试其热阻作为接触热阻值，此时的接触热阻为2层导热硅脂与金属面接触的接触热阻，这个接触热阻作为测量铝基覆铜板表观（整板）的热阻和导热系数时的接触热阻；步骤S2：测试铝基覆铜板绝缘层热阻：取对比样金属铝板2片、铝基覆铜板1片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板1片、铝基覆铜板2片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为2层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板0片、铝基覆铜板3片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为3层绝缘层的厚度；步骤S3：测试铝基覆铜板表观（整板）热阻：取铝基覆铜板1片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1片铝基覆铜板的厚度；取铝基覆铜板2片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为2片铝基覆铜板的厚度；取铝基覆铜板3片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为3片铝基覆铜板的厚度；步骤S4：根据步骤S2三次测得的热阻，利用图算法计算出铝基覆铜板的绝缘层的导热系数。图算法为绘制出热阻对厚度的坐标图，拟合直线的斜率之倒数为铝基覆铜板的绝缘层导热系数，在0厚度时的热阻为两接触面的接触热阻之和。步骤S5：根据步骤S3三次测得的热阻，需要减去导热硅脂的热阻，利用图算法计算出铝基覆铜板的表观（整板）导热系数，因为在表观（整板）热阻测试中的接触热阻代表了2个导热硅脂与金属面的接触热阻，在后续的测试过程中，第一次测试仍保持1个导热硅脂与金属面的接触热阻，第二次测试为2个导热硅脂与金属面的接触热阻，第三次测试为3个导热硅脂与金属面的接触热阻，所以，把中间的接触热阻剔除后使用图算法才更准确。由于在绝缘层热阻测试中的接触热阻代表了4个导热硅脂与金属面的接触热组，在后续的测试过程中，每次测试仍保持4个导热硅脂与金属面的接触热组，所以在绝缘层测试中导热硅脂的热阻对结果无影响；进一步的，所述导热硅脂的热阻为0.098-0.113cm2k/W。进一步的，所述导热系数测试仪采用DRL-Ⅲ导热系数测试仪。进一步的，所述铝基覆铜板为固态片状。采用上述方案，通过对平板热流测试法的改进，对铝基覆铜板的热阻进行了多次测量，通过对接触热阻和样本热阻的叠加测试来减小误差，并且对于整板和绝缘层的导热性能测试的数据处理方法不同，整板导热性能测试中由于每次测量的片数不同，需要剔除导热硅脂的影响，而在绝缘层导热性能测试中可直接利用图算法得到结果。这样的不同处理方式使得测量结果更加真实可靠，从而更加降低了检测误差，提高了铝基覆铜板热阻的测试精度。附图说明图1为本专利技术测试绝缘层的热阻和导热系数示意图；图2为本专利技术测试表观（整版）的热阻和导热系数示意图；图3为本专利技术“三片法”绝缘层测试结果的拟合曲线；图4为本专利技术“三片法”表观（整版）测试结果的拟合曲线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述：如图所示为本专利技术的一个具体实施例。接触热阻为测试样品与仪器的热（冷）极之间的接触热阻，这个热阻值不能忽略，如果不测试出并排除掉，会大大影响测试的准确度。试样要求：金属板厚度1.0mm或1.6mm，绝缘层厚度75μm±5μm，铜箔厚度35μm。取对比样金属铝板三片，每个面都均匀地涂导热硅脂一薄层，边角用砂纸打磨光滑后，叠合起来测试其热阻作为接触热阻值，为1.468cm2k/W。测量铝基覆铜板绝缘层的热阻和导热系数时，取对比样金属铝板2片，样品1片涂导热硅脂后，叠合后放入导热系数测试仪中进行热阻和导热系数测试，此时输入1层绝缘层的厚度，记录测试数据，参见图1；取对比样金属铝板1片，样品2片涂导热硅脂后，叠合后放入导热系数测试仪中进行热阻和导热系数测试，此时输入2层绝缘层的厚度，记录测试数据；取对比样金属铝板0片，样品3片涂导热硅脂后，叠合后放入导热系数测试仪中进行热阻和导热系数测试，此时输入3层绝缘层的厚度，记录测试数据；根据三次的测量结果，以绝缘层的厚度为x轴，以热阻值为y轴，所绘制的拟合一次函数的斜率的倒数为铝基覆铜板绝缘层的导热系数，y轴截距为测试准备中测得的接触热阻，为样品上下两接触面与导热系数测试仪接触面的接触热阻之和。取对比样金属铝板一片，上下两个面都均匀地涂导热硅脂一薄层，边角用砂纸打磨光滑后，测试其热阻作为接触热阻值，为0.546cm2k/W。测量铝基覆铜板表观（整板）热阻和导热系数时，取样品1片涂导热硅脂后，进行热阻和导热系数测试，此时厚度取自动测量值，记录测试数据；取样品2片涂导热硅脂后，叠合后进行热阻和导热系数测试，此时厚度取自动测量值，记录测试数据；取样品3片涂导热硅脂后，叠合后进行热阻和导热系数测试，此时厚度取自动测量值，记录测试数据，参见图3。根据三次的测量结果，将2片样本和3片样本的测试值分别减去1个和2个导热硅脂的热阻后，形成修正版的测试数据，此时，以试样的厚度为x轴，以热阻值为y轴，所绘制的拟合一次函数的斜率的倒数为铝基覆铜板表观（整板）的导热系数，y轴截距为测试准备中测得的接触热阻。在实际的测试中，剔除中间导热硅脂的影响会使测试精确度提高，如果导热硅脂的热阻非常微小（一般小于1%），则可以忽略不计，不用剔除导热硅脂的影响。选用铝基覆铜板1.6mm/(60+13)μm/35μm进行测试，绝缘层测试结果和整板测试结果分别如表1、2所示。表1（60+13）μm三片法绝缘层测试结果样品名称样品厚度（mm）测试压力（KPa）热流量（W）样品面积（mm2）测试热阻（cm2k/W）1层绝缘层0.07555.835.0274501.6752层绝缘层0.14556.433.5354501.9443层绝缘层0.21557.332.1064502.237根据表1的计算数据进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝基覆铜板导热系数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：测试接触热阻：取对比样金属铝板3片，所述金属铝板与铝基覆铜板中的铝板材质相同，每个面都均匀地涂一薄层导热硅脂后，叠合起来用导热系数测试仪测试其热阻作为接触热阻；步骤S2：测试铝基覆铜板绝缘层热阻：取对比样金属铝板2片、铝基覆铜板1片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板1片、铝基覆铜板2片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为2层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板0片、铝基覆铜板3片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为3层绝缘层的厚度；步骤S3：测试铝基覆铜板表观整板热阻：取铝基覆铜板1片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1片铝基覆铜板的厚度；取铝基覆铜板2片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为2片铝基覆铜板的厚度；取铝基覆铜板3片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为3片铝基覆铜板的厚度；步骤S4：根据步骤S2三次测得的热阻，利用图算法计算出铝基覆铜板的绝缘层的导热系数；步骤S5：根据步骤S3三次测得的热阻，排除掉导热硅脂的热阻，利用图算法计算出铝基覆铜板的表观整板导热系数。...

【技术特征摘要】
1.一种铝基覆铜板导热系数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：测试接触热阻：取对比样金属铝板3片，所述金属铝板与铝基覆铜板中的铝板材质相同，每个面都均匀地涂一薄层导热硅脂后，叠合起来用导热系数测试仪测试其热阻作为接触热阻；步骤S2：测试铝基覆铜板绝缘层热阻：取对比样金属铝板2片、铝基覆铜板1片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板1片、铝基覆铜板2片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为2层绝缘层的厚度；取对比样金属铝板0片、铝基覆铜板3片，涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为3层绝缘层的厚度；步骤S3：测试铝基覆铜板表观整板热阻：取铝基覆铜板1片涂导热硅脂后，进行热阻测试，此时厚度为1片铝基覆铜板的厚度；取铝基...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦惠民，秦宏帅，郑鹏，郑超，
申请(专利权)人：秦惠民，
类型：发明
国别省市：山东,37