RTV | 三種導熱矽膠片導熱係數的測試方法

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  • 2018/12/28

        康達科技集團(Qanta Group), 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用制程技術材料開發、設計、銷售。目前已有18年以上歷史,與全球500強企業有合作銷售經驗,是一家集科研,開發,生產及銷售為一體的國家級高新技術企業,擁有國際化品質,技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網路,可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。

        行業內的都知道導熱矽膠片有多種導熱係數,不同的導熱係數其導熱性能也不同,那麼怎麼來測試其導熱係數呢,目前在導熱矽膠片行業中導熱係數及其導熱性能測試方法中主要有三種主流方法:熱板法(Hot Plate)/熱流計法(Heat Flow Meter)、鐳射散光法(Laser Flash)和Hot Disk(TPS技術)。

1. 熱板法(Hot Plate)/熱流計法(Heat Flow Meter)穩態法,原理是Fourier傳熱方程式計算法:

dQ=-λdA·dt/dn

其中:式中 Q-----導熱速率,w;

     A------導熱面積,m2;

     dt/dn-----溫度梯度,K/m;

     λ------導熱係數,w/m·K;

        測試過程中對樣品施加一定的熱流量,測試樣品的厚度和在熱板/冷板間的溫度差,得到樣品的導熱係數,測試過程中需要樣品為常規形狀的大塊體以獲得足夠的溫度差。誤差來源:熱板/冷板中的樣品沒有很好的進行保護,存在一定的熱損失。測溫元件是熱電偶,將熱板/冷板間隙的介面影響都計算在內。第一個誤差來源令這個方法不適合導熱係數>2W/mK的樣品,熱損失太大,而且溫度越高,誤差越大。第二個誤差來源實際是將接觸熱阻也計算在內,溫度差偏大,因此實際測得的導熱係數偏低。另外,這一方法只能提供導熱係數的資料,精度為5%。

2. 鐳射散光法(Laser Flash)

        瞬態法,其原理是一束鐳射打在樣品上表面,用紅外檢測器測下表面的溫度變化,實際測得的資料是樣品的熱擴散率,通過與標準樣品的比較,同時得到樣品的密度和比熱,通過Cp=λ/H, H----熱擴散係數,m2/s;λ----導熱係數,w/m·K;Cp----體積比熱,J/m3·K,並通過資料計算得到樣品的導熱係數。此測試方式優點是快速,非接觸法,適合高溫,高導熱樣品,但不適合多層結構、塗層、泡沫、液體、各向異性材料等。原因是鐳射法測試的是熱擴散率,數學模式建立在各向同性材料的基礎上,如為多層結構、塗層,或樣品存在吸收/輻射,則測得樣品的比熱出現較大偏差。另外,還需要用其他方法測得密度,才能折算為導熱係數,增加了誤差的來源。通常,雷射脈衝法精度為熱擴散率3%,比熱7%,導熱係數10%。

3、Hot Disk(TPS技術)

        樣品尺寸:固體:直徑或邊長大於2mm,厚度大於0.5mm(2個一模一樣),樣品可以為不規則形狀,只要上下表面平整即可;導熱係數範圍: 0.005―500 W/mK 。溫度範圍: 室溫 ― 700°C,測試原理:瞬變平面熱源技術(TPS),測試模組:基本、薄膜、平板、各向異性、單面、比熱。探頭尺寸:2-29.40 mm 。

 

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