[发明专利]一种微米级金属微通道换热器性能测试装置及评估方法

说明书

本发明公开了一种微米级金属微通道换热器性能测试装置，包括热源芯片、金属微通道换热器、测试盒体、电路板、泵、压力测量系统和温度采集系统；金属微通道换热器装置于测试盒体内并与测试盒体出入水口相连通，热源芯片设置于金属微通道换热器之上，压力测量系统和温度采集系统分别用于检测流阻和温度。本发明还提供了基于上述测试装置的性能评估方法。本发明可准确获取散热能力，评估各部分散热贡献，便于大功率芯片应用散热性能评估。

技术领域

本发明涉及微电子封装领域，更具体的涉及一种微米级金属微通道换热器性能测试装置及评估方法。

背景技术

金属微通道导热性能好，射频接地性能好，应用潜力大。目前研究，尤其是针对大功率芯片应用散热性能的评估，缺乏全面反映散热情况的测试方法，对于推动金属微通道应用开发是不利的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种微米级金属微通道换热器性能测试装置及评估方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种微米级金属微通道换热器性能测试装置，包括热源芯片、金属微通道换热器、测试盒体、电路板、泵、压力测量系统和温度采集系统，其中：所述测试盒体由下盖板、密封垫、上盖板自下而上堆叠设置，通过固定件固定；所述下盖板设有流道、第一入水口和第一出水口，所述密封垫设有与第一入水口、第一出水口一一相对应的第二入水口和第二出水口；所述金属微通道换热器装设于测试盒体的密封垫之上，并与第二入水口和第二出水口相连通，上盖板设置于金属微通道换热器之上并对应金属微通道换热器设有小于金属微通道换热器上表面的开口，热源芯片设于开口之内的金属微通道换热器上；所述电路板装配于上盖板之上并电连接热源芯片；所述泵与测试盒体和金属微通道换热器形成流体通路；所述压力测量系统设于第一入水口和第一出水口以获取流阻；所述温度采集系统包括若干热电偶，所述热电偶设于热源芯片表面、第一入水口和第一出水口以获取对应温度。

可选的，所述第一入水口还连通有恒温水浴槽。

可选的，所述第一出水口还连接有热交换器。

可选的，所述第一入水口还连通有过滤器和脱气装置。

可选的，所述上盖板和下盖板的材料为不锈钢或铝合金。

可选的，所述热源芯片为模拟热源芯片、GaN HEMT大功率射频器件或大功率SiC电力电子器件；所述热源芯片采用导电胶、焊料或纳米银浆粘结或共晶焊接至所述金属微通道换热器的上表面。

可选的，所述热源芯片与电路板之间通过金丝、铝丝或探针卡连接。

可选的，所述密封垫为隔热材料；或所述密封垫和上盖板之间设有隔热垫，所述隔热垫包裹所述金属微通道换热器的侧面。

可选的，所述温度采集系统还包括用于获取所述热源芯片的表面温度的红外实时热像仪。

一种微米级金属微通道换热器性能评估方法，采用上述微米级金属微通道换热器性能测试装置，由第一入水口通入冷却工质，获取输入电压，输入电流以及第一入水口、第一出水口和微通道换热器表面的温度，其中输入电压(Vn)与输入电流(In)之积为输入热流密度(Wn)，如下式所示，

Wn＝Vn In

热源芯片的发热面积为A，获得第一热流密度(Qn)，如下式所示，

Qn＝Wn/A

通过调节电压以调节第一热流密度，以热源芯片表面温度小于最大许可温度同时冷却工质温度小于冷却工质相变温度为基准；由第一入水口、第一出水口的温度换算出第二热流密度，第一热流密度和第二热流密度的差值为其他因素导致的散热。