一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统与系统。所述系统包括用于收集、处理数据的控制系统及用于放置导热薄膜的导电基底，所述导电基底使用时表面有电流，导电基底上方设有激光测热仪。测试方法为：将样品的参数导入控制系统中；将导热薄膜固定在导电基底上；打开电源，使导电基底通电流，导热薄膜通入电流后，利用电机驱动激光测温仪从导热薄膜的一端运动到另一端，得到温度‑时间曲线图；判断激光测温仪是否达到极限位置；选择有效温度值并计算。本发明专利技术利用焦耳自加热原理，通过输入测量数据，实现薄膜热导率的快速测试。用户在可视化系统中，通过输入相关数据即可完成更快更有效地测量厚度低于20μm薄膜的热导率。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统与方法
本专利技术涉及了一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，具体涉及一种利用焦耳自加热法来测量薄膜样品的热导率的系统。
技术介绍
薄膜测热导率一直是科学界一个重要的研究课题。最近数十年来，电子设备(如手机)的性能越来与好，因为更多高性能，体积小的硬件不断升价换代，但同时也带来了更严重的发热问题。利用界面散热性好的材料可以辅助散热，最常用的是导热硅脂散热。但是，导热硅脂的散热性并不太优秀，且具有一定的污染性。随着材料的发展，薄膜截面散热材料逐渐成为热门选择，如石墨烯薄膜，铜片等。铜的热导率在400w/(mK)左右，而石墨烯最高可达5000w/(mK)。如何很好的测量薄膜的热导率，一些是现在热学领域的重点研究方面。激光导热法是目前常用的热导率测试方法，代表的有耐驰的LaserFlash测试仪器。LaserFlash使用激光闪射法，能够快速有效地测量出温度区间在-125℃-2800℃、热导率在0.1W/(mK)-2000W/(mK)的材料的热导率。然而，对于厚度在20μm以下的样品，这种方法就无法保证精确度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，它能够更快更有效地测量厚度低于20μm薄膜的热导率。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，其特征在于，包括用于收集、处理数据的控制系统及用于放置导热薄膜的导电基底，所述导电基底使用时表面有电流，导电基底上方设有激光测热仪。<br>本专利技术还提供了一种超薄薄膜散热材料的热导率测试方法，其特征在于，采用上述超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，具体包括以下步骤：步骤1)、输入测试信息：将样品的参数导入控制系统中；步骤2)、调整样品位置：利用导电银浆将导热薄膜固定在导电基底上，调整导电基底的位置，使其与激光测温仪正对；步骤3)、测试样品温度：打开电源，使导电基底通电流，导热薄膜通入电流后，利用电机驱动激光测温仪从导热薄膜的一端运动到另一端，得到温度-时间曲线图；步骤4)：判断激光测温仪是否达到极限位置，若是，进行下一步；若否，则重复步骤3)直至达到极限位置；步骤5)、用户选择有效温度值并计算：通过光标读出曲线任意位置的温度值，记录下温度的最大值Tm和最小值T0，数据自动导入到控制系统中，计算该导热薄膜的出热导率。优选地，所述步骤1)中的参数指：导热薄膜的长度、宽度、厚度。更优选地，所述导热薄膜的长度控制在30mm之内，宽度在3mm之内，长宽比为10：1。优选地，所述步骤2)中调整导热薄膜与激光测温仪之间的高度差，使激光测温仪的激光焦点始终在导热薄膜上。优选地，所述步骤3)中导热薄膜中通入的电流控制在2A之内。优选地，所述步骤5)中导热薄膜热导率的计算公式为：本专利技术利用焦耳自加热原理，通过输入测量数据，实现薄膜热导率的快速测试，用户所需的操作就是将样品制好，通过导电银胶固定在载物台上。设置一定的电流电压值，通入薄膜样品，驱动测温仪记录样品每个位置的温度数据。系统会根据所输入的样品参数、系统参数自动计算出热导率。用户在可视化系统中，通过输入相关数据即可完成更快更有效地测量厚度低于20μm薄膜的热导率。附图说明图1为本专利技术提供的超薄薄膜散热材料的热导率测试系统的示意图；图2为本专利技术提供的超薄薄膜散热材料的热导率测试方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，为本专利技术提供的一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，其包括用于收集、处理数据的控制系统及用于放置导热薄膜3的导电基底1，所述导电基底1使用时表面有电流2，导电基底1上方设有激光测热仪4。一种超薄薄膜散热材料的热导率测试方法(如图2所示)，具体包括以下步骤：步骤1)、输入测试信息：将样品的参数(导热薄膜3的长度、宽度、厚度，导热薄膜3的长度控制在30mm之内，宽度在3mm之内，长宽比为10：1)导入控制系统中；步骤2)、调整样品位置：利用导电银浆将导热薄膜3固定在导电基底1上，调整导电基底1的位置，使其与激光测温仪4正对；调整导热薄膜3与激光测温仪4之间的高度差，使激光测温仪4的激光焦点始终在导热薄膜3上；步骤3)、测试样品温度：打开电源，使导电基底1通电流2，导热薄膜3通入电流后，通入的电流控制在1A之内；利用电机驱动激光测温仪4从导热薄膜3的一端运动到另一端，得到温度-时间曲线图；步骤4)：判断激光测温仪4是否达到极限位置，若是，进行下一步；若否，则重复步骤3直至达到极限位置；步骤5)、用户选择有效温度值并计算：通过光标读出曲线任意位置的温度值，记录下温度的最大值Tm和最小值T0，数据自动导入到控制系统中，在控制系统中的热导率测试公式为其中K为热导率(W/(mK)),V为电压(V)，I为电流值(A)，L为样品长度(m)，ω为宽度(m)，t为厚度(m)，Tm为温度最大值(K)，T0为温度最小值(K)，由此公式计算出导热薄膜3的热导率。实施例1将铜箔样品制成如下规格：厚度为50μm，长度为29mm，宽度为2.9mm，调整样品位置，使激光测温仪的激光焦点聚焦在样品表面，打开电源，电流为1.468A，电压为0.0112V，记录样品温度最大值Tm为23.87℃，最小值T0为22.6℃，将以上数值代入公式计算得到样品热导率为323.654W/(mK)。实施例2将石墨薄膜样品制成如下规格：厚度为17μm，长度为30mm，宽度为3mm，调整样品位置，使激光测温仪的激光焦点聚焦在样品表面，打开电源，电流为0.170A，电压为0.303V，记录样品温度最大值Tm为25.35℃，最小值T0为23.3℃，将以上数值代入公式计算得到样品热导率为1847.56W/(mK)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，其特征在于，包括用于收集、处理数据的控制系统及用于放置导热薄膜(3)的导电基底(1)，所述导电基底(1)使用时表面有电流(2)，导电基底(1)上方设有激光测热仪(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，其特征在于，包括用于收集、处理数据的控制系统及用于放置导热薄膜(3)的导电基底(1)，所述导电基底(1)使用时表面有电流(2)，导电基底(1)上方设有激光测热仪(4)。


2.一种超薄薄膜散热材料的热导率测试方法，其特征在于，采用权利要求1所述的超薄薄膜散热材料的热导率测试系统，具体包括以下步骤：
步骤1)、输入测试信息：将样品的参数导入控制系统中；
步骤2)、调整样品位置：利用导电银浆将导热薄膜(3)固定在导电基底(1)上，调整导电基底(1)的位置，使其与激光测温仪(4)正对；
步骤3)、测试样品温度：打开电源，使导电基底(1)通电流(2)，导热薄膜(3)通入电流后，利用电机驱动激光测温仪(4)从导热薄膜(3)的一端运动到另一端，得到温度-时间曲线图；
步骤4)：判断激光测温仪(4)是否达到极限位置，若是，进行下一步；若否，则重复步骤3)直至达到极限位置；
步骤5)、用户选择有效温度值并计算：通过光标读出曲线任意位...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建影，张毛毛，陈淑静，梁勇，葛正祥，
申请(专利权)人：上海超碳石墨烯产业技术有限公司，上海上大瑞沪微系统集成技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31