專利名稱：雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法
技術領域：
本發明屬于材料導熱性能測試技術領域，特別是涉及微電子塑封材料的熱導 率測試。
背景技術：
材料的熱傳導行為在熱能動力、冶金、化工、電子、建筑以及航空航天和生 物工程領域中都被廣泛的關注，例如，在電子技術中的電子元器件和電子設備的 冷卻、建筑工程中的釆暖通風、在化工工程中的溫度控制等都需要知道材料的導 熱性能，即需要測試材料的導熱系數。目前材料導熱性能測試方法有穩態法和瞬時法兩種。具體根據不同的物理模 型又衍生出很多測試方法。穩態平板法是測量保溫材料的導熱系數的經典方法， 具有試樣制作方便、原理清晰，可準確、直接地獲得導熱系數絕對值等優點，并 適于較寬溫度范圍，因而得到廣泛的應用。然而經典穩態法存在測量時間長、熱 流難于準確測試等問題，難以準確實現穩態過程。非穩態測量法是最近幾十年內 開發出的導熱系數測量方法，多用于研究高導熱系數材料，或在高溫條件下進行 測量。在瞬態法中，測量時樣品的溫度分布隨時間變化， 一般通過測量這種溫度 的變化來推算導熱系數。動態法的特點是測量時間短、精確性高、對環境要求低， 但受測量方法的限制，多用于比熱基本趨于常數的中、高溫區導熱系數的測量。中國專利93115076.0敘述了一種利用穩態法測試材料導熱性能的實驗裝置， 該方法在測試樣品側面覆以已知面積和已知功率的加熱盤作為熱源，對加熱盤進 行絕熱處理以實現一維穩態熱傳導，樣品另一側面覆以受熱盤，通過測量加熱盤 和受熱盤的溫度，根據傅立葉熱傳導方程求得測試樣品的熱導率。該方法測試裝 置簡單，測試方便。但該方法以熱源的全部已知功率作為測試樣品接受熱量，處 理方法過于粗略，沒有考慮絕熱材料的熱損失。另外該方法未考慮加熱盤和受熱 盤與樣品接觸界面的熱阻，這樣又會使測得加熱盤與受熱盤之間的溫度差變大。 中國專利86101542敘述了一種釆用雙試樣測量固體材料高溫導熱性能的方法，其 特點是位于雙試樣中間的主加熱器和環狀加熱器作為熱源，熱流通過樣品、均熱 板、絕熱層，最后通過水冷冷板散失，分別測量雙試樣上下表面的溫度差，代入 傅立葉熱傳導方程計算求得材料的導熱系數。該方法雖然采用水冷冷板強化熱流 的一維傳輸，但仍然是釆用加熱器的加熱功率計量通過測試樣品的熱流量，沒有 考慮樣品側面的熱損失，同時也沒有考慮加熱器均熱板與測試樣品界面熱阻。中國發明專利申請200310112520.3和200410015458.0分別敘述了采用新型氧 化鋁/碳納米管復合材料為絕熱裝置的測量材料導熱性能的方法，它采用了熱源、 第一熱流計、待測樣品、第二熱流計、低溫體按順序排布并使其相互緊密貼合的 測試結構，即"三明治"型樣品結構。該方法的核心是采用含有定向排布碳納米 管的氧化鋁復合材料作為絕熱裝置，提高了測試裝置的絕熱性能。通過位于樣品 兩側的已知熱導率的金屬塊計量通過測試樣品的熱流密度，并通過測量金屬塊內 不同位置的溫度確定樣品兩側的溫度梯度，最后通過傅立葉公式計算獲得待測材 料的熱導率。然而，該方法在計算通過樣品的熱流密度時，假設測試裝置已實現 一維穩態熱傳導，通過樣品和位于樣品上下表面的金屬塊的熱流密度完全相等。 這樣通過測量已知導熱系數金屬塊中某一區段的溫度梯度，利用傅立葉公式計算 獲得通過樣品的熱流量。上述假設忽略了樣品側面的熱流損失和樣品與金屬塊之 間的接觸熱阻，由于銅的導熱系數較大，在銅金屬塊內相鄰位置測試的溫度梯度 較小，因此所測得的通過樣品的熱流密度存在較大誤差。另外，該方法中，熱流 一維傳導也缺乏定量判據，導熱系數測試結果也為包含界面熱阻在內的樣品的有 效導熱系數，并不是樣品本身的導熱系數
發明內容
本發明的目的在于克服現有穩態法測試材料導熱性能的不足，提供一種更加 準確的測量方法。一種雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，包括以下步驟(1) 、將熱源、第一熱流計、待測樣品、第二熱流計、低溫體按順序排布并使其相互緊密貼合；(2) 、利用隔熱材料緊密貼合熱源、低溫體內側，及第一熱流計、待測樣品、第二熱流計四周，使熱量按照步驟(1)的順序傳遞；(3) 、在第一熱流計、第二熱流計分別設置3-6個溫度感測點； 其特征在于該方法還包括以下步驟AT1(4) 、根據溫度感測點測量數據，利用傅立葉公式Q= !義，力S^計算通過第一熱流計的平均熱流量g熱流計,，通過第二熱流計的平均熱流量《熱流計2 , 并計算通過第一熱流計和第二熱流計的總平均熱流量g ，其中(5 )、當導熱過程中流過第一熱流計和第二熱流計的熱流量滿足可按以下步驟進行材料熱導率測量； (6 )、利用公式E^^ +平計算材料熱導率，其中Ar為考慮界面層溫度降在內的樣品總溫度降，AX為樣品的厚度經測量已知，義true為待求的樣品真實熱導率，m為系統中界面層的個數已知，/z為界面層的熱導； (7 )、步驟(6 )的公式中由于Ar 是Ax的函數，斜率和截距分別為m/Z ，因此利用同種材料不同厚度樣品的熱流測試作Ar/《與Ar的函數曲^10%這一條件時，則認為接近實現一維穩態熱傳導,
線，根據A779與Ax的函數曲線的斜率和截距確定樣品的Atrue和h,其中《通過步驟(4)計算，Ax經測量已知，m已知，AT通過多點測溫溫度線形擬 合獲得。上述第一熱流計和第二熱流計量可釆用兩個①30x40mm的304不銹鋼金屬 圓柱體，每個不銹鋼圓柱在固定間隔10mm位置上設置四個溫度測溫點；測試 樣品尺寸為直徑為30mm、厚度為K5mm的不同厚度的圓片狀樣品；上述雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，特別適用于于測試熱導范圍為 1 10W/mK的固體材料的室溫導熱系數。尤其是微電子塑封材料，比如環氧模塑 材料。本發明在分析多層平板壁一維熱傳導的基礎上，提出采用雙熱流計和不同厚 度樣品進行熱傳導測量的方法，給出一維熱傳導的定量判據。釆用熱流計中多點 測溫，利用多層平板壁一維熱傳導公式計算獲得平均熱流密度，克服了熱流密度 測量不準確的困難，并利用不同厚度樣品測試數據進行線形擬合計算得到材料的 真實熱導率和界面熱導。此外，本發明不僅可以測試固體材料的導熱系數，而且 可以測量薄膜材料的熱導系數。
圖l雙熱流計穩態法導熱測試結構示意圖。圖2具有兩個界面時(m=2)穿過熱流計和樣品的溫度梯度示意圖。 圖3實驗裝置示意圖。圖4石英坡璃測試樣品A77g與Ax數據的關系曲線。圖5熱流通過熱流計和不同厚度石英坡璃樣品的溫度梯度曲線。圖6聚苯乙烯測試樣品A77《與Ax數據的關系曲線。圖7熱流通過熱流計和不同厚度聚苯乙烯樣品的溫度梯度曲線。圖8 45鋼測試樣品A77g與Ax數據的關系曲線。 圖9熱流通過熱流計和不同厚度45鋼樣品的溫度梯度曲線。 圖中標號名稱1-第一熱流計，2-測試樣品，3-溫度梯度曲線，4-第二熱流 計，5-加熱器，6-水冷盒，7-螺栓壓緊裝置，8-溫度測試及數據采集。
具體實施方式
一、以下結合附圖對本發明特別是涉及的計算公式推導作詳細說明根據多層平板一維穩態導熱的熱流密度計算公式，選用雙熱流計和樣品構成 "三明治"多層平板結構。控制熱流傳輸方向實現多層平板的一維穩態熱傳導模 式，在每個熱流計內等間距選取幾個溫度測量點(以下推導過程中假設選取4個)， 測量熱流通過熱流計的溫度梯度，據此計量流過熱流計的熱流密度。雙熱流計結 構示意圖如圖l所示。在圖l中，通過第一熱流計和通過第二熱流計的熱流量用q表示。7Vr8是八個 溫度傳感器在熱流計中的溫度釆集點，；c,-;c8是各個釆集點到樣品的距離。在圖2所示雙熱流計結構中，Ar為總的溫度降，Ax為樣品的厚度，h為界面層 的熱導(假定兩個界面熱導相等)，；和c分別指代界面與試樣。在圖3中，樣品在兩個熱流計中間，側面外層為隔熱套簡，內層是PS泡沫塑 料，外層是PVC塑料管。在實施例中，圖4、圖6和圖8的AT/q與Ax的關系曲線為不同厚度樣品測 試結果的擬合曲線，通過擬合曲線可以確定樣品的導熱系數和界面熱導；圖5、 圖7和圖9為本測試裝置達到穩態時，熱流通過熱流計和不同厚度測試樣品的溫 度梯度曲線，通過該溫度梯度曲線可以計算確定樣品上下表面的溫度差AT。對于第一熱流計，設導熱系數為、，各測量點的溫度為r,，:T2,r3，r4，各測量點距試樣的距離為A,", X3，X4,則通過不同測量點位置的熱流密度分別為g,，g2, 《3,《4，《5,《6: <formula>formula see original document page 9</formula>在一維穩態導熱情況下，通過熱流計內各溫度測量點位置處熱流密度應相 等，因此，第一熱流計總的平均熱流密度為<formula>formula see original document page 9</formula> 即:<formula>formula see original document page 9</formula> 同理，可以求出通過第二熱流計內的平均熱流密度的表達式為<formula>formula see original document page 9</formula>
這里/j指熱電偶位置，<formula>formula see original document page 10</formula>分別為第一熱流計和第二熱流計在r:溫度時的熱導率。所以通過第一熱流計和第二熱流計的平均熱流量可以寫為<formula>formula see original document page 10</formula>當導熱過程中流過第 一 熱流計和第二熱流計的熱流量滿足下列條件時，認為接近實現一維穩態熱傳導，筆者將其稱為一維穩態熱傳導判定系數<formula>formula see original document page 10</formula>在推導上述關系時，假設各平板側面緊密貼合，故而接觸面兩側溫度相同。 但在實際情況下兩個接觸的表面總是凸凹不平，很難達到緊密貼合。這樣的表面 接觸情況，就會在導熱過程中存在著附加熱阻，稱為接觸熱阻。圖2所示為穩 態條件下穿過熱流計和樣品的溫度梯度示意圖。假定不考慮側面熱損失，則通過 試樣和其界面層的熱流相等，所以<formula>formula see original document page 10</formula>
這里Aeff為試樣的有效熱導率，Ar為總的溫度降，Ax為樣品的厚度，h為界面層的熱導(假定兩個界面熱導相等)，A^e為樣品真實熱導率，/和C分別指代界面與試樣。試驗中，總的溫度降Ar是指穿過試樣和界面的溫降<formula>formula see original document page 10</formula> 這里w為系統中界面層的個數，將式(M)、式(15)代入式(16),可以得到<formula>formula see original document page 10</formula>
由式(17)可知A77《是AX的函數，斜率和截距分別為l"true和m/A。 Aue和/2 可以作圖(采用同一材料不同厚度的試樣測試數據)求出。根據不同厚度樣品的熱流測試作A77《與Ax的函數曲線。根據A77《與叢的函 數曲線的斜率和截距確定樣品的導熱系數。為了減少側面熱流損失，熱流計和樣 品側面的采用厚度為20mm聚苯乙烯泡沫進行熱防護，最外層采用PVC塑料管 包封。二、以下結合附圖對本發明的裝置及方法做進一步說明1、圖3為該裝置原理示意圖，它包括(1) . 一個程序控溫加熱裝置5。采用程序控溫的板式加熱裝置對雙熱流計 和樣品構成的"三明治"結構進行加熱，加熱功率穩定，而且可以設定加熱最高溫 度。熱源與傳熱銅板之間有熱電偶進行溫度控制，通過傳熱銅板給第一熱流計4 加熱；(2) .兩個熱流計。采用導熱性適中的兩個304不銹鋼金屬圓柱體作為熱流 計量的熱流計。試樣2介于兩熱流計1，4之間，界面處涂上導熱硅脂，減小界面熱 阻。每個熱流計內在固定間隔(10mm)位置上設置四個溫度測溫點(Ti至Ts, PtlOO型熱敏電阻，靈敏度0.1。C),測量達到穩態時通過不銹鋼圓柱熱流計的熱 流所形成的溫度梯度。(3) .兩層熱防護套簡9， 10。熱流計和樣品側面的側面采用厚度為20mm的 聚苯乙烯泡沬材料9作為隔熱層，最外層還釆用PVC塑料管10套住，起到第二次 熱防護作用，同時便于測溫傳感器的安置。(4) . 一個冷卻裝置6。最上方安裝循環水冷裝置6，經過加壓螺栓7壓緊， 與加熱裝置共同作用保證熱量輸入和傳輸速率保持恒定。另外，建立強制冷卻散 熱效應，助于"三明治"結構測量裝置內溫度梯度的建立，提高測試的準確性。(5) . —個測試監控系統8。利用多點巡回檢測儀XMD-2000A (測試精度0.1°C) 7釆集溫度讀數，并傳輸到電腦上采用自主編制的監控系統監控。不但可 以監測到八個溫度采集點的溫度值，而且可以觀察到各個溫度測試點加熱過程中 溫度升高的曲線變化情況。通常，在加熱一段時間以后，溫度變化在10分鐘內 ±0.5°C以內認為傳導達到 一維穩態。(6). —個數據處理計算軟件系統。將采集的八個溫度數據值輸入自主開發 的測試軟件中，得到試樣上下表面溫度差值與上下基板平均熱流的比值。多次測 量不同厚度的試樣，重復上述步驟，得到實驗數據，對不同厚度樣品的測試數據進行線形擬合獲得直線斜率，利用公式E-! +苧計算材料導熱率，其中AT9 A， /z為考慮界面層溫度降在內的樣品總溫度降，AX為樣品的厚度經測量已知，義加6為 待求的樣品真實熱導率，m為系統中界面層的個數已知，A為界面層的熱導；由 此得到測試樣品的真實導熱系數。2、本發明的測試方法，包括下列步驟(1 ).檢査計算機監控系統與多點數據釆集儀表8的數據線連接是否完好， 檢查加熱熱源系統5與傳熱銅板之間的熱電偶接觸是否完好，檢查冷水裝置6的水 泵、水管是否完好。(2) .確定上述情況良好后，可接通計算機、多點數據采集儀表8電源。并 打開計算機上的監控軟件，査看多點數據采集儀表(8)八個溫度輸入信號是否完 整傳輸。當通道T廣T8中的溫度在士0.5。C內波動時，說明儀表連接正常，可以進 行測試。(3) .在傳熱銅板(直徑35mm)中心處涂上一層均勻的導熱硅脂，然后把第一 熱流計(4)(304不銹鋼)放置于銅板中心處，通過導熱硅脂連接，得到良好接觸。(4) .利用千分尺對拋光處理過的待測樣品2進行厚度測量三次，取平均數
值，得到樣品厚度Ax。接著，在試樣表面涂上導熱硅脂。可以使用毛刷、小刀 片作為輔助工具。注意用海綿或軟布輕輕擦拭掉因搡作不謹慎而涂在試樣側面的 少量硅脂。涂好之后，將試樣2(直徑30mm)放置在第一熱流計(4)的上表面上，對 準中心位置。輕輕加上試樣的輔助保護絕緣套。由上向下套住樣品，注意不要移 動試樣的位置。(5).然后在樣品上面加上第二熱流計(l),注意對準中心處壓住試樣。左 手按住上基體，右手取來冷卻水系統(銅盤)放在上基體上方壓住。左手不要松開， 右手通過加壓螺栓(7)施加適當壓力壓緊裝置。此時，檢查熱電偶插孔是否發生 松動。若有松動，要重新插入到最里端，否則無法準確釆集溫度數據。(6) .接通冷卻裝置電源，水流開始循環流動。接通加熱熱源系統，設定溫 度參數；打開監控系統，設定信號采集周期(建議取10秒)，新建測試記錄，就可 進行測試。(7) .多次測量不同厚度的試樣，重復上述步驟，得到實驗直線，進而得到 直線斜率，由此得到測試樣品的真實熱導率。在實驗裝置中，采用兩個①30x40mm的304不銹鋼金屬圓柱體作為熱流計量 的熱流計，304不銹鋼在333K時的熱導率為14.92W/m.K。每個不銹鋼圓柱在固 定間隔(10mm)位置上設置四個溫度測溫點，PtlOO型熱敏電阻(溫度靈敏度 0.1°C)測量達到穩態時通過不銹鋼圓柱熱流計的熱流所形成的溫度梯度。直徑 為30mm、不同厚度的圓片狀樣品放入兩個熱流計之間進行導熱熱流的測試，根 據不同厚度樣品的熱流測試作AT/q與Ax的函數曲線。根據AT/q與Ax的函數曲 線的斜率和截距確定樣品的導熱系數。為了減少側面熱流損失，熱流計和樣品側 面的采用厚度為20mm聚苯乙烯泡沫進行熱防護，最外層采用PVC塑料管包封。 采用程序控制的板式加熱裝置對雙熱流計和樣品構成的"三明治"結構進行 加熱，熱流通過加熱裝置傳給不銹鋼圓柱熱流計和樣品。熱流通過第一熱流計和1
樣品向位于上方的第二熱流計傳輸時，分別在上下兩個不銹鋼圓柱熱流計內產生 溫度梯度。為進一步強化熱流的一維流動，在不銹鋼圓柱第二熱流計上面放置循 環水冷裝置，實現一維導熱模式。同時，為保證熱量傳輸過程保持穩定，要求熱 源和冷卻水流動速率必須保持恒定。另外，為了減少界面熱阻對導熱性能測試的 影響，在不銹鋼圓柱熱流計和樣品兩界面處涂上導熱硅脂，整個測量系統采用螺 栓壓緊，進一步提高測試精度和重復性。
利用多點溫度檢測儀采集Ptl00熱敏電阻(靈敏度0.1°C )測量溫度讀數(T！ 到Ts)，并將測量溫度數據傳輸到計算機上，采用自主編制的監控系統監控熱流 計固定位置上溫度傳感器測量溫度的變化。當10分鐘內各測量點溫度變化在 ±0.5°C以內，可以認為傳導達到一維穩態。最后，將采集的八個溫度數據值輸 入自主開發的實驗數據處理軟件，便可計算出樣品的導熱系數。
三、以下結合具體實施方式
，對本發明的效果做進一步說明
該發明裝置采用新型雙熱流計穩態法，基于多層平板一維穩態傳導原理測量 材料導熱性能，能夠有效克服以往穩態法導熱系數測量裝置中存在的熱流測量不 準確等不足。利用已知熱物性數據的標準試樣透明石英玻璃、45鋼和聚苯乙烯 對裝置進行檢驗，獲得的導熱系數數值與文獻推薦值符合的很好。所發明的實驗 裝置能夠準確地測得一定范圍內(l Wm"K"<K0 Wm"K")固體試樣的導熱系 數，重復性好，可以滿足實際工程材料導熱系數測量的需要，對電子基板材料導 熱性能研究提供一種重要手段。同時利用Visual C++6.0語言開發出能夠運行于 Windows XP環境下的全自動測試和數據處理軟件，提高了導熱系數測試的自動 化程度裝置，操作簡單。
實施例一
用導熱系數已知一組石英玻璃祥品，采用本發明導熱性能測試裝置測試樣品 的導熱性能。測試結果見表l。樣品上下表面保持平行并經仔細研磨和拋光，同 時在樣品上下表面分別涂以導熱硅脂，減少界面熱阻。測試樣品放入上下兩層熱 流計量板之間，通過儀器頂部的加壓螺栓施加壓力(一般不大于0.7MPa)。表1測試樣品和測試結果樣品名稱厚度 /mm(Km2kW")一維熱傳 導 判定系數^辨 /Wmf文獻報道導熱 率測試值1.1681.1149.4%2.2601.6965.2%石英坡璃3扁2.4723.6%1.471.424.1802.8841.0%5扁3.4697.1%6.1784.692.1%2.01511.98929.9%聚苯乙烯3.28217.77034.4%0.220.15~0.20(PS)4.26222.77564.1%5.74328.36268.1%1.9400.0418.7%.45鋼3細0.0653.7%47.684.9980.1146.5%斗l . /7，0.1667.9%圖4所示為石英坡璃測試樣品A r/g與Ax數據的關系曲線，由圖中曲線的斜 率求得石英玻璃的導熱系數為1.47Wm"K—1,與文獻報道測試數據1.42Wm"K—1 相比，實驗測試值與文獻報道值吻合的很好。圖5到為本測試裝置達到穩態時， 熱流通過熱流計和不同厚度測試樣品的溫度梯度曲線。由圖可以看出，在位于樣 品上下的第一熱流計和第二熱流計中的測溫點測得的溫度IVT4和T5-T8曲線近 乎于平行，兩條直線的斜率基本相等。說明在第一熱流計和第二熱流計中的熱流 密度基本相等，可以認為實驗裝置在測試工況條件下實現了一維穩態熱傳導模 式。實施例二用導熱系數已知一組聚苯乙烯樣品，采用本發明導熱性能測試裝置測試樣品 的導熱性能。測試結果見表l。圖6所示為聚苯乙烯測試樣品A77《與Ax數據的 關系曲線，由圖中曲線的斜率求得聚苯乙烯的導熱系數為(USWm^K-1,與文獻 報道測試數據0.15 0.20Wm"K—!相比，實驗測試值與文獻報道值吻合的也很好。 圖7到為本測試裝置達到穩態時，熱流通過熱流計和不同厚度的測試樣品的溫度 梯度曲線。實施例三用導熱系數已知一組含碳0.45%普通碳鋼樣品，采用本發明導熱性能測試 裝置測試樣品的導熱性能。測試結果見表L圖8所示為45鋼測試樣品A77q與 Ax數據的關系曲線，由圖中曲線的斜率求得45鋼的導熱系數為41.7Wm"K—1， 與文獻報道測試數據47.68 Wm"K^相比，實驗測試值與文獻報道值吻合的也很 好。圖7到為本測試裝置達到穩態時，熱流通過熱流計和不同厚度的測試樣品的 溫度梯度曲線。惟以上所述，僅為本發明的一較佳實施例而已，并非用來限定本發明實施的 范圍，但凡依本發明申請專利范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變 化與修飾，均應該包括于本發明的申請專利范圍內。
權利要求
1、一種雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，包括以下步驟(1)、將熱源、第一熱流計、待測樣品、第二熱流計、低溫體按順序排布并使其相互緊密貼合；(2)、利用隔熱材料緊密貼合熱源、低溫體內側，及第一熱流計、待測樣品、第二熱流計四周，使熱量按照步驟(1)的順序傳遞；(3)、在第一熱流計、第二熱流計分別設置3-6個溫度感測點；其特征在于該方法還包括以下步驟(4)、根據溫度感測點測量數據，利用傅立葉公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><mfrac> <mi>ΔT</mi> <mi>Δx</mi></mfrac><mi>λ</mi><mo>,</mo> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0001" file="A2007101326470002C1.gif" wi="78" he="38" img-content="drawing" img-format="tif"/-->分別計算通過第一熱流計的平均熱流量q熱流計1，通過第二熱流計的平均熱流量q熱流計2，并計算通過第一熱流計和第二熱流計的總平均熱流量q，其中(5)、當導熱過程中流過第一熱流計和第二熱流計的熱流量滿足這一條件時，則認為接近實現一維穩態熱傳導，可按以下步驟進行材料熱導率測量；(6)、利用公式<math-cwu><![CDATA[<math> <mrow><mfrac> <mi>ΔT</mi> <mi>q</mi></mfrac><mo>=</mo><mfrac> <mi>Δx</mi> <msub><mi>λ</mi><mi>true</mi> </msub></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <mi>m</mi> <mi>h</mi></mfrac> </mrow></math>]]></math-cwu><!--img id="icf0004" file="A2007101326470002C4.gif" wi="109" he="42" img-content="drawing" img-format="tif"/-->計算材料熱導率，其中ΔT為考慮界面層溫度降在內的樣品總溫度降，Δx為樣品的厚度經測量已知，λtrue為待求的樣品真實熱導率，m為系統中界面層的個數已知，h為界面層的熱導；(7)、步驟(6)的公式中由于ΔT/q是Δx的函數，斜率和截距分別為l/λtrue和m/h，因此利用同種材料不同厚度樣品的熱流測試作ΔT/q與Δx的函數曲線，根據ΔT/q與Δx的函數曲線的斜率和截距確定樣品的λtrue和h，其中q通過步驟(4)計算，Δx經測量已知，m已知，ΔT通過多點測溫溫度線形擬合獲得。
2、 根據權利要求1所述雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，其特征在于所 述第一熱流計和第二熱流計量采用兩個①30x40mm的304不銹鋼金屬圓柱體， 每個不銹鋼圓柱在固定間隔10mm位置上設置四個溫度測溫點；測試樣品尺寸 為直徑為30mm、厚度為l一mm的不同厚度的圓片狀樣品。
3、 根據權利要求1或2所述雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，其特征在于 該方法應用于測試熱導范圍為1 10W/mK的固體材料的室溫導熱系數。
4、 根據權利要求3所述雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，其特征在于所 迷的面體材料指微電子塑封材料。
5、 根據權利要求4所述雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，其特征在于所 述的微電子塑封材料指環氧樹脂基陶瓷顆粒增強材料。
全文摘要
一種雙熱流計穩態法材料熱導率測量方法，屬于材料導熱性能測試技術領域。本發明在分析多層平板壁一維熱傳導的基礎上，提出采用雙熱流計和不同厚度樣品進行熱傳導測量的方法，給出一維熱傳導的定量判據。采用熱流計中多點測溫，利用多層平板壁一維熱傳導公式計算獲得平均熱流密度，克服了熱流密度測量不準確的困難，并利用不同厚度樣品測試數據進行線形擬合計算得到材料的真實熱導率和界面熱阻。此外，本發明不僅可以測試固體材料的導熱系數，而且可以測量薄膜材料的熱導系數。
文檔編號G01N25/18GK101126729SQ20071013264
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月18日 優先權日2007年9月18日
發明者洪 何, 傅仁利, 宋秀峰, 克 李, 源 沈, 鞠生宏 申請人:南京航空航天大學
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