隨著技術(shù)進(jìn)步和市場需求電子產(chǎn)品越來越向輕薄、小型化、精密化、多元化方向發(fā)展，印制電路板上的元件組裝的密度和集成度越來越高；設(shè)備功率以及功率消耗產(chǎn)生的熱量伴隨著集成度的提高，也在迅速的增加，為保證設(shè)備能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)作，及時(shí)的散熱成為整機(jī)小型化發(fā)展的關(guān)鍵。
1、設(shè)備描述
瑞領(lǐng)LW 9389穩(wěn)態(tài)熱流法導(dǎo)熱測試儀是根據(jù)ASTM-D 5470設(shè)計(jì)制于均質(zhì)及非均質(zhì)之導(dǎo)熱電絕緣熱界面材料的垂直方向的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與熱阻抗測試,如：導(dǎo)熱膏(Grease),導(dǎo)熱片(Thermal Pad),導(dǎo)熱膠,界面材料,相變化材料,陶瓷,金屬,基板,鋁基板,覆銅基板,軟板等。
2、測試原理
穩(wěn)態(tài)熱流法是基于測試兩平行等溫界面中厚度均勻試樣的理想熱傳導(dǎo)。在試樣兩面間施加不同的溫度，使得試樣上下兩面間形成溫度梯度，促使熱流量全部垂直穿過試樣并且沒有側(cè)面的熱擴(kuò)散。詳見圖1.1。
圖1.1 穩(wěn)態(tài)熱流法原理圖
3、名詞解釋
導(dǎo)熱系數(shù)是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K/℃）,在1秒內(nèi)，通過1平方米面積傳遞的熱量，用K表示，單位為瓦/（米?度）（W/m?K,此處的K可用℃代替）。
熱阻是一個(gè)和熱有關(guān)的性質(zhì)，是指在有溫度差的情形下，物體抵抗傳熱的能力。導(dǎo)熱系數(shù)越好的物體，熱阻通常會(huì)比較低，單位為℃/W或K/W。
熱阻抗是指熱量在熱流路徑上遇到的阻力，反映介質(zhì)或介質(zhì)間的傳熱能力的大小，表明了 1W熱量所引起的溫升大小，單位為℃·cm2/W或K·cm2/W。
由于穩(wěn)態(tài)熱流法的測試方法的特殊性，在測試過程中若有操作不當(dāng)或者不注意測試細(xì)節(jié)，往往會(huì)導(dǎo)致測試結(jié)果出現(xiàn)重復(fù)性差，測試結(jié)果不穩(wěn)定等一系列問題。通過對于測試設(shè)備運(yùn)行原理的研究，結(jié)合測試標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，我們總結(jié)了以下幾點(diǎn)在測試過程中對于結(jié)果影響較大的因素：
1、壓力校正 1．造成壓力偏差的原因： 1）測試結(jié)束后抬起上端模塊的時(shí)候，溫度過低，導(dǎo)熱膏粘性較強(qiáng)，會(huì)帶起下端模塊； 2）涂抹導(dǎo)熱膏以及測試結(jié)束擦拭冷熱端模塊時(shí)，都會(huì)對模塊施以一定程度的力，時(shí)間長久，就會(huì)使儀器產(chǎn)生位移； 2．解決方法：五點(diǎn)法校正 在下端模塊上，用白色導(dǎo)熱膏均勻點(diǎn)上5點(diǎn)，使上端模塊壓下，觀察五點(diǎn)的受力情況，及其分散情況；（如圖） 2、導(dǎo)熱系數(shù)校正-----標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片 1．造成導(dǎo)熱系數(shù)偏移的原因 1）長期且頻繁的使用儀器，可能會(huì)使測試結(jié)果產(chǎn)生偏差； 2）測試條件如溫度、力值等不符合測試要求時(shí)，會(huì)影響儀器的測試精確度； 2．校準(zhǔn)方法 使用導(dǎo)熱系數(shù)為15.4w/m?K標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片校準(zhǔn)三次，取其平均值，根據(jù)ASTM D5470-12《導(dǎo)熱電絕緣材料熱傳輸性能的標(biāo)準(zhǔn)測試方法》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼片導(dǎo)熱系數(shù)的偏差▲k應(yīng)在±1w/m?K內(nèi)。 3、樣品尺寸選擇 1．影響因素 1）樣品尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)樣品25.4×25.4mm，則部分儀器測試到的為空氣中的導(dǎo)熱，就會(huì)直接影響測試結(jié)果； 2） 樣品均勻若是壓合過程中使樣品內(nèi)含有氣泡，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)很低，就會(huì)明顯的降低樣品整體的熱通量，降低導(dǎo)熱系數(shù)； 2．解決方法 1） 通常要求的制樣尺寸至少為26×26mm，且不得大于28×28mm，若是樣品小于25.4×25.4mm，檢測人員可要求重新送樣； 2） 肉眼無法觀察出樣品內(nèi)部是否含有氣泡，可用做判斷樣品壓合工藝好壞的手段之一； 4、測試條件判斷 1．影響原因 1）時(shí)間和溫度因素：不同樣品相同時(shí)間下通過的熱通量不同，，達(dá)到80℃（用作于樣品間的統(tǒng)一對比參數(shù)）的時(shí)間也會(huì)不一樣； 2）壓力因素：不同材質(zhì)的樣品可以施以不同的測試壓力，若是材質(zhì)較為柔軟例如橡膠，過大的壓力就會(huì)使其產(chǎn)生形變，改變其原本厚度; 2．解決方法 1）時(shí)間和溫度：針對于我們的鋁基板產(chǎn)品大多采取25min的時(shí)間設(shè)置可以使其高溫溫度達(dá)到穩(wěn)定，但針對導(dǎo)熱性能良好的樣品可以將測試時(shí)間設(shè)置短一點(diǎn)； 2）壓力：大部分實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品為固體材料，通常設(shè)置施加壓力為80psi； 5、導(dǎo)熱膏 1．導(dǎo)熱膏的作用 導(dǎo)熱膏具有優(yōu)異的電絕緣性，又有優(yōu)異的導(dǎo)熱性，同時(shí)具有低游離度（趨向于零），耐高低溫、耐水、臭氧、耐氣候老化等特點(diǎn)。導(dǎo)熱膏可以填充兩個(gè)平面間的空隙，使熱量的傳導(dǎo)更加順暢迅速的材料。 2．導(dǎo)熱膏的影響 1） 不同材質(zhì)的導(dǎo)熱膏所具有的導(dǎo)熱性能不盡相同，熱阻較高的導(dǎo)熱膏自身穩(wěn)定性就較差，對測試結(jié)果影響更大； 2） 熱阻高的導(dǎo)熱膏在整體熱阻測試中占據(jù)比例更大，因其不穩(wěn)定性，便會(huì)降低數(shù)據(jù)的重復(fù)性； 3．解決方法 實(shí)驗(yàn)室選用熱阻更低的導(dǎo)熱膏，在樣品上下端平整、均勻且盡量少的涂抹導(dǎo)熱膏，有助于更準(zhǔn)確的獲得樣品的導(dǎo)熱系數(shù)。
以上五點(diǎn)的校正都是為了能夠更準(zhǔn)確，更迅速的獲取更為穩(wěn)定的導(dǎo)熱系數(shù)；
1．前期的壓力、標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)熱系數(shù)的校正，是對儀器的基礎(chǔ)校正，可以對樣品施以均勻的壓力，增加有效接觸；
2.對測試樣品的判斷，有助于我們對時(shí)間、壓力的選擇設(shè)定，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)測試出更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；
3.良好的導(dǎo)熱膏的選取，能夠降低干擾因素對測試數(shù)據(jù)的影響，接近理想測試；