一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)及其測試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，它包括測試支架、紅外溫度測試設(shè)備、控溫平臺(tái)、供電電源、計(jì)算機(jī)、結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)；所述紅外溫度測試設(shè)備和控溫平臺(tái)置于測試支架上，所述供電電源設(shè)于控溫平臺(tái)的下方，所述計(jì)算機(jī)連接結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)。本發(fā)明通過搭建綜合光、熱、電性能分析的測試平臺(tái)，通過測試定量分析灌封材料吸收光能再轉(zhuǎn)換成熱能的效率，提高適用于高密度封裝器件的灌封材料的研發(fā)效率，能夠幫助科研單位迅速有效地進(jìn)行材料性能對比及開發(fā)。
【專利說明】
一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及微電子器件封裝領(lǐng)域，具體地說是一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)及其測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高功率密度集成已經(jīng)成為主流的微電子器件封裝形式，其面臨的瓶頸是高功率密度所產(chǎn)生的高密度熱流，使器件的整體溫度上升，影響其可靠性。對于發(fā)光器件，如藍(lán)光LED、紫外LED、白光LED等，其灌封材料不僅要保證器件的出光效率，同時(shí)需要有較好的耐熱性能。以往的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LED發(fā)出的不同波段的光會(huì)被灌封材料部分吸收，并不等量的轉(zhuǎn)換成熱量?，F(xiàn)有技術(shù)中，還沒有定性定量分析灌封材料吸收光能再轉(zhuǎn)換成熱能的平臺(tái)、設(shè)備及測試方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種用于測試灌封材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)以及相應(yīng)的測試方法，從而提高適用于高密度封裝器件的灌封材料的研發(fā)效率。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0005]—種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，它包括測試支架、紅外溫度測試設(shè)備、控溫平臺(tái)、供電電源、計(jì)算機(jī)、結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng);所述紅外溫度測試設(shè)備和控溫平臺(tái)置于測試支架上，所述供電電源設(shè)于控溫平臺(tái)的下方，所述計(jì)算機(jī)連接結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)。
[0006]進(jìn)一步地，所述紅外溫度測試設(shè)備為手持式紅外熱成像儀或大型紅外檢測儀。
[0007]進(jìn)一步地，所述紅外溫度測試設(shè)備通過無線傳輸數(shù)據(jù)或用數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)。
[0008]進(jìn)一步地，所述控溫平臺(tái)是風(fēng)冷或水冷或半導(dǎo)體制冷的冷卻系統(tǒng)。
[0009]進(jìn)一步地，所述控溫平臺(tái)上設(shè)有螺絲安裝孔位。
[0010]進(jìn)一步地，所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，還包括其測試方法;它包括以下步驟:
[0011](I)搭建材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)；
[0012](2)將待測器件固定在控溫平臺(tái)上，控制底板溫度為Tb，接通供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)；
[0013](3)當(dāng)器件達(dá)到熱平衡穩(wěn)定后，通過結(jié)溫測試儀實(shí)時(shí)測量器件在當(dāng)前工作狀態(tài)的電壓U、電流1、結(jié)溫Tj，將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。使用紅外溫度測試設(shè)備記錄當(dāng)前處于工作狀態(tài)的器件的溫度圖像及器件灌封材料的表面溫度值Ts和當(dāng)前環(huán)境溫度Ta;
[0014](4)將控溫平臺(tái)連接光色電參數(shù)測試系統(tǒng)，控制底板溫度為Tb，供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)，并保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致。通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的光電參數(shù)，記錄輻射通量Φθ;將器件灌封材料從待測器件上取下來，保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致，通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的輻射通量Φθο;
[0015]進(jìn)一步地，所述材料光熱轉(zhuǎn)換效率參數(shù)的計(jì)算公式如下:
[0016]材料吸收光能祝=Φθο-Φθο
[0017]材料產(chǎn)熱能Q = OM* Δ T
[0018]溫度改變量AT = Ts-Ta
[0019]材料光熱轉(zhuǎn)換效率ri= Q/P光
[0020]其中，C為材料比熱容，M為材料質(zhì)量。
[0021]本發(fā)明一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)及其測試方法通過搭建綜合光、熱、電性能分析的測試平臺(tái)，通過測試定量分析灌封材料吸收光能再轉(zhuǎn)換成熱能的效率，提高適用于高密度封裝器件的灌封材料的研發(fā)效率，能夠幫助科研單位迅速有效地進(jìn)行材料性能對比及開發(fā)。
【附圖說明】
[0022]附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0023]圖1是本發(fā)明一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，它包括測試支架1、紅外溫度測試設(shè)備2、控溫平臺(tái)3、供電電源4、計(jì)算機(jī)5、結(jié)溫測試儀6和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)7;所述紅外溫度測試設(shè)備2和控溫平臺(tái)3置于測試支架I上，所述供電電源4設(shè)于控溫平臺(tái)3的下方，所述計(jì)算機(jī)5連接結(jié)溫測試儀6和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)7。所述紅外溫度測試設(shè)備2為手持式紅外熱成像儀或應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中的紅外檢測儀。所述紅外溫度測試設(shè)備2通過無線傳輸數(shù)據(jù)或用數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)5。所述控溫平臺(tái)3是風(fēng)冷或水冷或半導(dǎo)體制冷或三者兩兩結(jié)合或三者結(jié)合的冷卻系統(tǒng)。所述控溫平臺(tái)3上設(shè)有螺絲安裝孔位。
[0026]本發(fā)明一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)的紅外溫度測試設(shè)備2用于拍攝器件表面的溫度分布，其幀頻在20Hz以上，能自動(dòng)捕捉顯示最高最低溫度的變化。本發(fā)明的控溫平臺(tái)3，用于控制器件底部溫度為預(yù)設(shè)溫度值。供電電源4用來實(shí)現(xiàn)器件的正常工作的供電作用。計(jì)算機(jī)5用于記錄結(jié)溫測試儀6和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)7的數(shù)據(jù)記錄與處理。其中，結(jié)溫測試儀6用于測試器件芯片的實(shí)時(shí)結(jié)溫。光色電參數(shù)測試系統(tǒng)7用于測試器件在不同工作狀態(tài)下的光電參數(shù)，該系統(tǒng)安裝器件的底座配有控溫裝置，用于控制器件底部溫度與結(jié)溫測試時(shí)的預(yù)設(shè)溫度值一致。
[0027]本發(fā)明的紅外溫度測試設(shè)備2可以選用手持式的紅外熱成像儀，也可以是應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中的紅外檢測儀，該設(shè)備可以通過無線傳輸數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)，也可以用數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。
[0028]本發(fā)明的控溫平臺(tái)3，可以是風(fēng)冷、水冷、半導(dǎo)體制冷或者是這三者組合的冷卻系統(tǒng)。該平臺(tái)上表面平整易于貼裝器件，并預(yù)留螺絲安裝孔位用于固定器件，以保障器件與平臺(tái)的充分接觸;結(jié)溫測試儀6和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)7可以購買市場上已有的設(shè)備，也可以定制。
[0029]本發(fā)明一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)的測試方法，包括以下步驟:
[0030](I)搭建材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)；
[0031](2)將待測器件固定在控溫平臺(tái)上，控制底板溫度為Tb，接通供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)；
[0032](3)當(dāng)器件達(dá)到熱平衡穩(wěn)定后，通過結(jié)溫測試儀實(shí)時(shí)測量器件在當(dāng)前工作狀態(tài)的電壓U、電流1、結(jié)溫Tj，將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。使用紅外溫度測試設(shè)備記錄當(dāng)前處于工作狀態(tài)的器件的溫度圖像及器件灌封材料的表面溫度值Ts和當(dāng)前環(huán)境溫度Ta;
[0033](4)將控溫平臺(tái)連接光色電參數(shù)測試系統(tǒng)，控制底板溫度為Tb，供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)，并保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致。通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的光電參數(shù)，記錄輻射通量將器件灌封材料從待測器件上取下來，保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致，通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的輻射通量Φθο;
[0034](5)材料光熱轉(zhuǎn)換效率參數(shù)的計(jì)算公式如下:
[0035]材料吸收光能祝=Φθο-Φθο
[0036]材料產(chǎn)熱能Q = OM* Δ T
[0037]溫度改變量AT = Ts-Ta
[0038]材料光熱轉(zhuǎn)換效率ri= Q/P光
[0039]其中，C為材料比熱容，M為材料質(zhì)量。
[0040]本實(shí)施例提供的搭建一個(gè)材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，能夠幫助科研單位迅速有效地進(jìn)行材料性能對比及開發(fā)。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，其特征是:它包括測試支架、紅外溫度測試設(shè)備、控溫平臺(tái)、供電電源、計(jì)算機(jī)、結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng);所述紅外溫度測試設(shè)備和控溫平臺(tái)置于測試支架上，所述供電電源設(shè)于控溫平臺(tái)的下方，所述計(jì)算機(jī)連接結(jié)溫測試儀和光色電參數(shù)測試系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，其特征是:所述紅外溫度測試設(shè)備為手持式紅外熱成像儀或大型紅外檢測儀。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，其特征是:所述紅外溫度測試設(shè)備通過無線傳輸數(shù)據(jù)或用數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)至計(jì)算機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，其特征是:所述控溫平臺(tái)是風(fēng)冷或水冷或半導(dǎo)體制冷的冷卻系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，其特征是:所述控溫平臺(tái)上設(shè)有螺絲安裝孔位。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)，還包括其測試方法;其特征是，它包括以下步驟: (1)搭建材料光熱轉(zhuǎn)換效率的測試平臺(tái)； (2)將待測器件固定在控溫平臺(tái)上，控制底板溫度為Tb，接通供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)； (3)當(dāng)器件達(dá)到熱平衡穩(wěn)定后，通過結(jié)溫測試儀實(shí)時(shí)測量器件在當(dāng)前工作狀態(tài)的電壓U、電流1、結(jié)溫Tj，將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。使用紅外溫度測試設(shè)備記錄當(dāng)前處于工作狀態(tài)的器件的溫度圖像及器件灌封材料的表面溫度值Ts和當(dāng)前環(huán)境溫度Ta; (4)將控溫平臺(tái)連接光色電參數(shù)測試系統(tǒng)，控制底板溫度為Tb，供電電源為器件供電使其處于工作狀態(tài)，并保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致。通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的光電參數(shù)，記錄輻射通量將器件灌封材料從待測器件上取下來，保持電壓U、電流I與結(jié)溫測試時(shí)一致，通過光色電參數(shù)測試系統(tǒng)測試器件的輻射通量Φθο。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種材料光熱轉(zhuǎn)換效率測試平臺(tái)的測試方法，其特征是:所述材料光熱轉(zhuǎn)換效率參數(shù)的計(jì)算公式如下: 材料吸收光能祝=Φ eo-Φ eo 材料產(chǎn)熱能Q = C*M*AT 溫度改變量A T = Ts-Ta 材料光熱轉(zhuǎn)換效率n = Q/P光 其中，C為材料比熱容，M為材料質(zhì)量。
【文檔編號】G01N21/17GK106092904SQ201610741657
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月26日
【發(fā)明人】唐紅雨, 錢誠, 葉懷宇, 樊學(xué)軍, 張國旗
【申請人】常州市武進(jìn)區(qū)半導(dǎo)體照明應(yīng)用技術(shù)研究院