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热传导复合测量技术的发展与电子器件热管理中的应用

一、引言

随着电子器件功率密度的不断提升,热管理成为影响设备性能、寿命与安全性的关键因素。热传导复合测量技术通过多参数融合(如温度、热流、导热系数等),实现对复杂电子系统热行为的全面评估,广泛应用于芯片封装、散热材料、功率模块等领域。


二、热传导测量的基本原理与发展历程

主要测量方法包括:

激光闪射法(LFA):用于测量材料的热扩散系数;

热流计法:直接测量热流密度;

红外热成像技术:全场温度分布测量;

有限元建模与仿真:结合实验数据进行热分析;

AI驱动的热管理优化系统:实现智能预测与控制。


三、核心技术与系统组成

1. 热导率测量仪器

如激光闪射仪、稳态热导仪、热阻测试仪等。

2. 红外热成像系统

高分辨率红外相机配合图像分析软件,实现非接触测温。

3. 热界面材料测试平台

评估导热垫、相变材料、热膏等的热传导性能。


四、典型应用场景

1. 功率芯片封装热管理

评估芯片与基板之间的热阻,优化封装结构与材料选择。

2. 散热材料性能评估

如石墨烯、氮化硼、金属泡沫等新型材料的导热性能测试。

3. 5G基站与服务器散热优化

通过热成像与热流测量优化散热风道与热设计。


五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括:

复杂结构中热流路径难以准确捕捉;

测量精度受环境因素影响大;

传统模型难以适应新型材料特性。

未来发展方向包括:

AI辅助热传导建模与预测系统;

多模态热测量平台建设(如红外+热流+压痕);

嵌入式热监测传感器开发;

标准化热测量流程与数据接口;

结合数字孪生实现热管理系统仿真与优化。


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