眾所周知,隨著溫度升高,電子器件可靠性和壽命將呈指數規律下降。對于LED產品和器件來說,選用導熱系數盡可能小的原材料是改善產品散熱狀況、提高產品可靠性的關鍵環節之一。
目前,導熱系數的測試方法多種多樣,各有優勢與局限性。本文將深入剖析兩種主流的測試方法——激光閃射法(瞬態法)與穩態熱流法,并提供科學合理的優選策略,以助于研究人員和工程師在實際工作中做出明智的選擇。
主流測試方法概覽
1.激光閃射法(瞬態法)
激光閃射法是一種基于瞬態原理的先進導熱系數測試技術。其核心原理是在精確控溫的爐體內,利用激光源或閃光氙燈瞬間發射的光脈沖,均勻地照射在樣品的下表面。樣品表層吸收光能后,溫度迅速升高,形成熱端,而熱量則以一維熱傳導的方式向冷端(上表面)傳播。通過高精度的紅外檢測器,實時監測樣品上表面溫度的微小變化,從而精確計算出熱擴散系數。進一步結合樣品的密度和比熱容(可通過激光法或差示掃描量熱法(DSC)等方法精確測定),利用相關公式計算得出材料的熱導率。
2.穩態熱流法
穩態熱流法則是依據穩態熱傳導的經典理論,適用于測試具有兩平行等溫界面且厚度均勻的試樣。在實驗過程中,通過在試樣兩接觸界面間巧妙地施加不同的溫度,構建起穩定的溫度梯度,促使熱流量精準地垂直穿過試樣測試表面,有效避免了側面熱擴散的干擾。
具體操作步驟是將特定厚度的方形樣品精確地嵌入兩熱等溫的平行表面之間,利用兩接觸面的溫度差在試樣上精準地施加熱梯度,確保熱流垂直且均衡地穿過測試表面,同時嚴格控制無橫向熱傳輸的發生。設備通過精準偵測流過試樣的熱流量以及熱端面和冷端面的溫度,經過嚴謹的計算,得出試樣的熱阻及導熱系數。
方法細致對比
測試方法優選指南
整體而言,穩態熱流法在測定低導熱材料的熱性能時展現出高準確性和優良重復性,但其應用受限于較小的測試范圍和較窄的溫度域。相較之下,激光閃射法因其廣泛的測試范圍、對不同材料的適應性強和較短的測試周期而受到青睞。然而,當應用于低導熱材料的測試時,激光閃射法的準確性和重復性通常無法達到穩態法的水平。
因此,在選擇適合的導熱系數測試方法時,應仔細評估材料屬性、測試方法的特點、所用裝置的性能以及具體的測試需求等多個因素,以確保科學和技術上的精確性。無論是選擇激光閃射法還是穩態熱流法,金鑒實驗室都能根據客戶的具體需求提供量身定制的解決方案。
1.材料屬性
不同的材料具有不同的熱傳導特性,這是選擇測試方法的首要考慮因素。對于低導熱材料,如導熱膏、導熱片、導熱膠等,穩態熱流法能夠提供高精度的測試結果,確保其在實際應用中的可靠性和穩定性。而對于中高導熱材料,如金屬、合金、陶瓷等,激光閃射法則更能發揮其優勢,快速準確地測定其導熱系數,為材料的研發和應用提供有力支持。
2.測試方法特性
每種測試方法都有其獨特的原理和操作流程,了解這些特性有助于選擇最適合的方法。激光閃射法基于瞬態原理,能夠在短時間內完成測試,適合對測試效率要求較高的場景。而穩態熱流法基于穩態熱傳導原理,測試過程相對穩定,適合對測試精度要求極高的低導熱材料檢測。
3.具體測試需求
不同的測試目的和應用場景對導熱系數的測試精度、測試時間、樣品要求等方面有不同的要求。例如,在材料研發階段,可能需要對多種材料進行快速篩選,此時激光閃射法的高效性就顯得尤為重要。而在產品質量控制環節,對低導熱材料的精確檢測則更依賴于穩態熱流法的高精度。
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