一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，由下至上依次包括：底板

【技术实现步骤摘要】
一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法


[0001]本专利技术属于接触热阻测试领域，特别涉及一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法
。

技术介绍

[0002]航天器电子产品在预研及在轨飞行阶段要经历严苛的热环境，为了保证航天器产品运行的稳定性，防止热失效，必须针对发热元器件到舱板热沉的导热路径进行有效控制
。
航天器电子产品在舱内主要传热方式是热传导，而导热路径上热阻主要由固体内部导热热阻及固体与固体界面间的接触热阻组成
。
接触热阻主要描述了固体与固体不完全接触而对热传导产生的阻碍作用，是决定多层固体组合温度场的关键参数，且接触热阻的求解是研究多层固体之间传热要解决的重点问题之一
。
[0003]实际工程应用发现，接触热阻与接触固体材料，接触界面压力及接触面形貌状态等众多复杂因素有关，因此接触热阻的求解主要还是基于实验研究，还没有一种具有普适性的接触热阻求解模型
。
截止到目前，在热设计过程中，接触热阻参数数据主要基于以往热试验积累的数据
。
由于不同导热界面材料种类及接触状态对接触热阻求解结果影响很大，且近年来随着元器件集成度提高，亟须引入高性能导热界面材料，因此必须准确模拟固体接触面的实际工况，减小热设计仿真过程中接触热阻参数与实际的偏差
。
[0004]综上所述，有必要提供一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，准确测定导热界面材料接触热阻，为高性能导热界面材料的研发
、
选用提供支撑
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，以获取不同导热界面材料或同一导热界面材料不同接触状态下界面间的接触热阻
。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]第一方面，一种导热界面材料接触热阻的测试装置，由下至上依次包括：底板
、
平板热管
、
定位格栅
、
加热电阻和上盖板；
[0008]底板为金属平板，支撑其上各组件；
[0009]平板热管作为冷源，其上支撑待测导热界面材料，对待测导热界面材料散热；
[0010]定位格栅为板框结构，下板面加工有与平板热管的外缘吻合的限位框，定位格栅上开设格栅孔，用于定位待测导热界面材料在平板热管上的安放位置；待测导热界面材料在平板热管上的安放位置确定后，定位格栅自平板热管上取出；
[0011]加热电阻作为热源，压在待测导热界面材料上，通过控制其功率确定通过待测导热界面材料的热量，通过确定加热电阻和平板热管的温度获得接触界面的温差；
[0012]上盖板的下板面上设置有内设螺纹的中空支撑杆和调节压杆，中空支撑杆下端开口并抵在平板热管上，调节压杆下端抵在加热电阻上，螺纹连接件自上盖板依次穿过中空
支撑杆和平板热管，在底板内完成测试装置支撑结构的紧固；
[0013]或者，上盖板的下板面上不设置调节压杆，上盖板对应加热电阻的区域开设上下贯通的空域，调节盖板的下板面上固定有调节压杆，调节盖板覆盖在空域上，调节压杆延伸至空域下方，对加热电阻抵压固定
。。
[0014]第二方面，一种导热界面材料接触热阻的测试方法，包括如下方法：
[0015]依次叠放底板
、
平板热管和定位格栅，通过定位格栅定位待测导热界面材料在平板热管上的安放位置，待测导热界面材料在平板热管上的安放位置确定后，定位格栅自平板热管上取出；
[0016]在待测导热界面材料上压放加热电阻并加盖带有调节压杆的上盖板，或者加盖上盖板和带有调节压杆的调节盖板，通过螺纹连接件完成测试装置支撑结构的紧固，通过调节压杆压紧热电阻和待测导热界面材料；
[0017]对加热电阻通电，控制其功率确定通过待测导热界面材料的热量
Q
，测量加热电阻和平板热管的温度获得接触界面的温差
Δ
T
；接触热阻
R
＝
Δ
T/Q。
[0018]根据本专利技术提供的一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，具有以下有益效果：
[0019](1)
本专利技术提供的一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，热源采用加热电阻，冷源为平板热管，可以实现热源结构与冷源本体温度均匀，仅需测量冷源及热源两个位置处的温度，即可准确得到接触界面的温差，大大减少了测点数量，简化了实验系统，可以直观得到导热界面材料处的温差；再通过控制热源加热电阻功率来精确得到通过固体界面的热量，即可获得待测导热界面材料的接触热阻；
[0020](2)
本专利技术提供的一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，可以根据待测导热界面材料数量，一次可以测量多组导热界面材料接触热阻，节省了大量试验时间；
[0021](3)
本专利技术提供的一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，支撑杆
、
调节压杆等支撑材料为热导率低的聚酰亚胺材料制作，底板为热导率高的金属材料，保证加热电阻的热量全部由上至下传递，同时使得测试装置温度能迅速达到稳态，大幅减小实验时间；
[0022](4)
本专利技术提供的一种导热界面材料接触热阻的测试装置及方法，利用调节压杆来控制导热材料压缩量，以测量不同间隙状态工况的接触热阻
。
附图说明
[0023]图1为一种导热界面材料接触热阻测试装置的结构分解示意图
。
[0024]附图标号说明
[0025]1‑
底板；2‑
平板热管；3‑
待测导热界面材料；4‑
定位格栅；5‑
加热电阻；6‑
支撑杆；7‑
调节压杆；8‑
上盖板；9‑
调节盖板
。
具体实施方式
[0026]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚
、
明确
。
[0027]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子
、
实施例或说明性”。
这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例
。
[0028]接触热阻测量原理如下：当两个固体试件在一定压力下相互接触并有热量传递时，由于试件处于真空条件下时，没有对流换热，辐射换热量也很少，因而近似认为加热器产生的热量全部通过接触界面，并沿试件轴向传递，虽然在接触面附近的区域，由于接触面积的收缩，导致局部热流是三维的，但热量离开接触面之后，热流又会沿轴向传递，从宏观上看，可认为热量在试件中是按照试件轴向方向来传递的
。
[0029]当有一定的热量通过界面时，由于接触表面的微观不平整，使得接触界面产生一定的温差
Δ
T
，根据一维稳态导热定律，接触热阻的公式如下：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种导热界面材料接触热阻的测试装置，其特征在于，由下至上依次包括：底板
(1)、
平板热管
(2)、
定位格栅
(4)、
加热电阻
(5)
和上盖板
(8)
；底板
(1)
为金属平板，支撑其上各组件；平板热管
(2)
作为冷源，其上支撑待测导热界面材料
(3)
，对待测导热界面材料
(3)
散热；定位格栅
(4)
为板框结构，下板面加工有与平板热管
(2)
的外缘吻合的限位框，定位格栅
(4)
上开设格栅孔，用于定位待测导热界面材料
(3)
在平板热管上的安放位置；待测导热界面材料
(3)
在平板热管上的安放位置确定后，定位格栅
(4)
自平板热管
(2)
上取出；加热电阻
(5)
作为热源，压在待测导热界面材料
(3)
上，通过控制其功率确定通过待测导热界面材料
(3)
的热量，通过确定加热电阻
(5)
和平板热管
(2)
的温度获得接触界面的温差；上盖板
(8)
的下板面上设置有内设螺纹的中空支撑杆
(6)
和调节压杆
(7)
，中空支撑杆
(6)
下端开口并抵在平板热管
(2)
上，调节压杆
(7)
下端抵在加热电阻
(5)
上，螺纹连接件自上盖板
(8)
依次穿过中空支撑杆
(6)
和平板热管
(2)
，在底板
(1)
内完成测试装置支撑结构的紧固
。2.
根据权利要求1所述的导热界面材料接触热阻的测试装置，其特征在于，所述上盖板
(8)
为多组，带有不同长度调节压杆
(7)
，通过更换带有不同长度调节压杆
(7)
的上盖板
(8)
，控制待测导热界面材料
(3)
的压缩程度
。3.
根据权利要求1所述的导热界面材料接触热阻的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括调节盖板
(9)
，所述调节盖板
(9)
的下板面上固定有调节压杆
(7)
；所述上盖板
(8)
对应加热电阻
(5)
的区域开设上下贯通的空域，调节盖板
(9)
覆盖在空域上，调节压杆
(7)
延伸至空域下方，对加热电阻
(5)
抵压固定
。4.
根据权利要求3所述的导热界面材料接触热阻的测试装置，其特征在于，所述调节盖板
(9)
为多组，带有不同长度调节压杆
(7)
，通过更换调节盖板
(9)
，控制待测导热界面材料
(3)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王升，梁大鹏，董锋，刘江涛，王琼皎，李科，李冰霏，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：