[发明专利]一种超薄薄膜散热材料的热导率测试系统与方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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Laser Flash测试仪器。Laser Flash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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明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T_m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：