热阻瞬态测量检测

北检院检测中心  |  完成测试:  |  2025-08-27  

本文聚焦热阻瞬态测量检测技术,系统阐述检测项目、范围、标准及仪器。涵盖稳态/瞬态热阻、热扩散率等核心参数,涉及半导体封装、相变储能材料等多类对象,依据国内外权威标准,明确激光闪射仪等功能设备的具体应用,为材料热物性评估提供技术参考。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试望见谅。

检测项目

稳态热阻测量:通过恒定热流条件下温度梯度与热流的比值计算热阻,检测材料在稳定传热状态下的热阻值。

瞬态热阻响应时间:记录热阻从初始状态变化至目标值63.2%所需的时间,反映材料对温度突变的响应特性。

热扩散率测量:基于瞬态平面热源法,通过温度随时间变化的曲线拟合计算热扩散率,表征材料传播温度变化的能力。

比热容测定:利用脉冲加热法,测量样品吸收脉冲热量后的温度变化,结合质量计算单位质量升温所需热量。

界面热阻检测:针对多层材料界面,通过施加周期性热扰动并监测界面两侧温度响应,量化界面处的热传递阻力。

热阻温度系数:在规定温度范围内,测量热阻随温度变化的比率,评估热阻对温度波动的敏感程度。

脉冲加热热阻:采用短时间高能量脉冲加热样品,通过红外热像仪记录表面温度分布,计算瞬态过程中的局部热阻。

多层结构热阻分布:对复合结构材料进行分层热阻测量,绘制各层热阻随厚度的变化曲线,分析结构热阻贡献比例。

各向异性材料热阻:针对具有方向性热传导特性的材料,在垂直和平行于晶体取向方向分别测量热阻,获取各向异性参数。

低温环境热阻:在液氦或液氮冷却环境下(-269℃~室温),测量材料在极低温条件下的热阻值,研究低温传热特性。

检测范围

半导体芯片封装:包括倒装芯片、3D堆叠封装等结构,检测芯片与基板间界面热阻及封装材料整体热阻。

高导热复合材料:如石墨烯/铝基复合材料、金刚石/铜复合材料,评估其轴向与径向热阻差异。

相变储能材料:石蜡基、熔盐基等相变材料,测量相变过程中潜热释放时的动态热阻变化。

电子器件散热模块:CPU散热片、IGBT模块散热基板,检测散热路径中各接触界面的热阻分布。

光伏电池封装胶膜:EVA胶膜、POE胶膜,测量胶膜在层压前后的热阻变化对电池组件散热的影响。

航空发动机隔热涂层:陶瓷基高温隔热涂层,检测涂层在高温环境下的热阻稳定性及失效阈值。

精密仪器散热基板:光学仪器、激光设备的铝合金/铜合金基板,评估微小区域(毫米级)的热阻均匀性。

新能源电池热管理系统:锂电池PACK中的导热胶、液冷板,测量不同工况下的热阻随温度变化特性。

建筑保温材料:聚氨酯泡沫、气凝胶毡,检测材料在不同湿度条件下的热阻衰减规律。

光纤光缆隔热层:光纤预制棒包层、松套管填充材料,测量低温环境下(-40℃)隔热层的热阻保持能力。

检测标准

ASTME1461-2013:使用激光闪射法测定固体热扩散率的标准试验方法,规定温度范围(-100℃~1000℃)及数据处理要求。

ISO18232:2015:热界面材料的界面热阻测量方法,适用于金属-半导体、聚合物-金属等界面类型。

GB/T36517-2018:半导体封装用热界面材料热阻测试方法,规定稳态与瞬态两种测试模式的技术参数。

JISR1611:2018:陶瓷材料热扩散率的测定方法,包含激光闪射法和热线法的对比测试要求。

ASTMD5930-2017:使用瞬态平面热源法测定绝缘材料热导率和热扩散率的标准试验方法,适用于厚度0.1mm~5mm的薄样品。

GB/T10295-2008:绝热材料稳态热阻及有关特性的测定(防护热板法),规定平板状样品在稳态条件下的热阻测量流程。

IEC61347-2-13:2016:灯的控制装置第2-13部分:LED模块用直流或交流电子控制装置的特殊要求,包含驱动电源散热模块的热阻测试要求。

ISO22007-2:2015:塑料差示扫描量热法(DSC)第2部分:玻璃化转变温度的测定,间接关联材料热阻与热力学状态的关系。

ASTMC518-2017:用热流计法测定稳态热通量和热阻的标准试验方法,适用于厚度≥10mm的平板状建筑材料。

GB/T13475-2008:绝热稳态传热性质的测定标定和防护热箱法,规定建筑构件热阻测量的环境箱控制要求。

检测仪器

激光闪射热导仪:采用脉冲激光加热样品前表面,红外探测器同步记录后表面温度随时间变化的曲线,配备高精度温控炉(-196℃~1000℃),时间分辨率可达1μs,用于测量材料的热扩散率和热导率,间接计算热阻。

瞬态平面热源法测试仪:内置圆形平面加热器与温度传感器,通过周期性电流脉冲加热样品表面,根据温度响应曲线反演热导率和热扩散率,样品尺寸适配Φ10mm~Φ50mm,适用于薄型材料快速检测。

微纳尺度热阻分析系统:集成原子力显微镜(AFM)探针与微型加热器,可测量纳米级厚度薄膜(1nm~1μm)或微结构(宽度1μm~100μm)的局部热阻,空间分辨率达10nm,适用于半导体器件微纳界面的热阻表征。

多通道热阻测试仪:配置8~16个独立加热通道与温度采集模块,可同时对多个样品或同一样品的不同区域进行热阻测量,支持稳态(温差法)与瞬态(脉冲法)两种模式,数据采集速率≥1kHz。

低温环境热阻测量装置:配备液氦冷却系统(最低温度4.2K)与真空腔室(≤10⁻⁴Pa),集成电阻加热器与红外测温仪,用于测量超导材料、低温电子器件在极低温环境下的热阻特性,温度控制精度±0.1K。

检测流程

线上咨询或者拨打咨询电话;

获取样品信息和检测项目;

支付检测费用并签署委托书;

开展实验,获取相关数据资料;

出具检测报告。

北检(北京)检测技术研究院
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