一种微流道散热器用性能测试与监测系统及其应用的制作方法

本发明属于半导体封装检测技术领域，具体涉及一种微流道散热器用性能测试与监测系统及其应用。

背景技术：

随着现代电子芯片的集成度的增加、功耗的上升和尺寸的减小，快速增加的芯片系统发热已经成为先进电子芯片系统研发和应用中的一项重大挑战。一般地，元器件的失效率随着器件温度的上升呈指数规律上升，器件在70～80℃水平上每升高1℃，其可靠性降低5％。

目前，国内外普遍开始研发各种微流道散热器解决三维微电子系统的散热问题。微流道散热器是将微流道集成在芯片或基板内部，利用流体工质流动带走芯片工作时产生的热量，其等效传热系数要远远大于一些传统导热材料（铝、铜、银等）的传热系数，可以确保器件在合适的温度下工作。对于微流道散热器的研发与量产使用，微流道散热器的性能测试与监测尤为重要，然而普通的流体性能测试设备无法对微流道散热器这种微小口径、小流量、大量程的流体性能进行精确测量。为了满足微流道散热器流体性能测试与监测的发展需求，亟需开发一种微流道散热器用性能测试与监测系统，既能够作为微流道研发过程中的检测设备，也能够进行板级组装作为微流道散热器的监测设备。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流道散热器用性能测试与监测系统及其应用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统，包括外壳、以及安装于外壳上的电源系统、信号采集系统和二检测管路，电源系统分别与信号采集系统和二检测管路的电源端连接从而为信号采集系统和二检测管路供电，信号采集系统的输入端与二检测管路的输出端连接用于采集数据；每个检测管路包括温度检测管路、水压检测管路、流量检测管路和毛细管，温度检测管路、水压检测管路和流量检测管路依次相连通且任意相邻二者的连接处连接有橡胶毛细管。

作为优选的方案，温度检测管路包括金属管和微型粘贴式铂电阻，金属管的任意一端与橡胶毛细管相连通，微型粘贴式铂电阻粘贴于金属管的外表面上，微型粘贴式铂电阻上焊接有导线，微型粘贴式铂电阻与导线的焊点处包覆有绝缘胶。

作为优选的方案，水压检测管路包括t型塑料三通、微型压力传感器和密封帽，t型塑料三通的第一端口和第二端口为宝塔接口，t型塑料三通的第一端口和第二端口分别与橡胶毛细管相连通，t型塑料三通的中间端口为螺纹口，微型压力传感器设置于t型塑料三通的中间端口内且通过密封帽螺纹密封。

作为优选的方案，流量检测管路包括霍尔流量计、进口塑料管路和出口塑料管路，进口塑料管路和出口塑料管路连通安装于霍尔流量计上，进口塑料管路还与橡胶毛细管相连通。

作为优选的方案，温度检测管路、水压检测管路和流量检测管路与橡胶毛细管的连接处还通过防水密封胶密封。

作为优选的方案，还包括固定支架和固定螺栓，固定螺栓设置于固定支架长度方向的两端，固定支架将温度检测管路、水压检测管路、流量检测管路通过固定螺栓安装于外壳上。

作为优选的方案，信号采集系统包括第一变送器、第二变送器和数据采集装置，第一变送器、第二变送器的输入端分别通过导线与二检测管路的微型粘贴式铂电阻、微型压力传感器、霍尔流量计的输出端电连接，第一变送器、第二变送器的输出端与数据采集装置的输入端电连接，数据采集装置为6通道数据采集装置，数据采集装置的输出端为usb接口或数据引线。

作为优选的方案，电源系统包括依次电连接的电源输入口、整流器、变压器和电源输出口，电源输入口电连接与220v电压输入端或pcb电源接口输入端，电源输出口分别与二检测管路的微型粘贴式铂电阻、微型压力传感器、霍尔流量计的电源端电连接。

作为优选的方案，本发明还提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统的研发检测应用，包括以下步骤：

步骤一：接通220v交流电，将信号输出端利用usb数据线连接至电脑，打开采集卡数据分析软件，检查6条检测通路是否存在短路、断路状态，若不存在，则进入步骤二，若存在，则修复后再进入步骤二；

步骤二：调试6条检测数据，根据现场环境对相关偏差数据进行数据修正；

步骤三：在两个检测管路的金属管上的第一橡胶毛细管连接微流道散热器的进口与出口，在两个检测管路的进口塑料管路上的第二橡胶毛细管之间连接微流道散热器的泵、外置风冷散热器和水箱且形成循环；

步骤四：依次启动外置风冷散热器和泵，观察6条检测通路的数据，等到6条检测通路的数据都接近稳定值时，代表这时微流道散热器流场达到了稳态，此时启动微流道散热器对应的加热装置或微电子电路；

步骤五：观察检测通路的数据，等到温度传感器2条通路的数据达到稳定值，代表这时微流道散热器温度场达到了稳态，此时对所得6个传感器的输出电压值进行数据处理，从而得到微流道散热器进口与出口温度、压力与流量参数。

作为优选的方案，本发明还提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统的使用性能检测应用，包括以下步骤：

步骤一：对系统进行脱机检测，确保测试系统运行正常；

步骤二：将电源输入口与pcb电源接口输入端或机箱内部供电口相连，将信号输出端与pcb或机箱内部信号接口对应连接，利用电脑调试进行数据处理，将微流道散热器进出口的温度、压力、流量直接显示在显示器或仪表盘上；

步骤三：在两个检测管路的金属管上的第一橡胶毛细管连接微流道散热器的进口与出口，在两个检测管路的进口塑料管路上的第二橡胶毛细管之间连接微流道散热器的泵、外置风冷散热器和水箱且形成循环；

步骤四：启动机箱，显示器或仪表盘上显示微流道散热器进口与出口温度、压力与流量。

本发明具有以下有益效果：

（1）将温度检测管路、水压检测管路、流量检测管路集成于测试系统中，采用粘贴式铂电阻粘贴于金属管路的外壁，直接与微流道散热器的进口水路相连，计算水口温度时计算所得温度进行一定的补偿；采用微型压力传感器作为水压力测量装置，在t型塑料三通的中间端口通过螺纹封帽与水管连接在一起；三种传感器体积小、精度高，采用不同的方式安装于管路上，通过信号线连接在信号采集卡上，能够进行高频的测量与实时监测。

（2）电源系统输入端为两种刚输入端口，可支持220v交流电输入或pcb端直流电，输出是传感器所需的额定电压；信号采集系统输出方式为usb接口或数据引线，方便该性能测试与监测系统在微流道散热器研发过程中的测试与多次调试，同时也能够通过螺丝与pcb进行板级组装，作为微流道散热器在使用时的实时监测设备。

附图说明

图1为本发明所述一种微流道散热器用性能测试与监测系统中检测管路的结构示意图。

图2为本发明所述一种微流道散热器用性能测试与监测系统的整体结构示意图。

图3为本发明所述一种微流道散热器用性能测试与监测系统的电路连接示意图。

其中，1.金属管、2.微型粘贴式铂电阻、3.第一橡胶毛细管、4.t型塑料三通、5.微型压力传感器、6.密封帽、7.第二橡胶毛细管、8.进口塑料管路、9.霍尔流量计、10.出口塑料管路、11.外壳、12.安装螺丝孔、13.固定支架、14.固定螺栓、15.信号采集系统、16.电源系统、17.检测管路、18.第一变送器、19.数据采集卡、20.第二变送器、21.整流器、22.变压器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

为了达到本发明的目的，如图1至图3所示，在本发明的其中一种实施方式中提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统，包括外壳11、以及安装于外壳11上的电源系统16、信号采集系统15和二检测管路17，电源系统16分别与信号采集系统15和二检测管路17的电源端连接从而为信号采集系统15和二检测管路供电17，信号采集系统15的输入端与二检测管路14的输出端连接用于采集数据；每个检测管路14包括温度检测管路、水压检测管路、流量检测管路和毛细管，温度检测管路、水压检测管路和流量检测管路依次相连通且任意相邻二者的连接处连接有橡胶毛细管。

具体地，如图1所示，温度检测管路包括金属管1和微型粘贴式铂电阻2，金属管1的右端与第一橡胶毛细管3相连通，微型粘贴式铂电阻2粘贴于金属管1的外表面上，微型粘贴式铂电阻2上焊接有导线，微型粘贴式铂电阻2与导线的焊点处包覆有绝缘胶。

具体地，如图1所示，水压检测管路包括t型塑料三通4、微型压力传感器5和密封帽6，t型塑料三通4的第一端口和第二端口为宝塔接口，t型塑料三通4的第一端口与第一橡胶毛细管3相连通，t型塑料三通4的第二端口与第二橡胶毛细管7相连通，t型塑料三通4的中间端口为螺纹口，微型压力传感器5设置于t型塑料三通4的中间端口内且通过密封帽螺纹密封。

具体地，如图1所示，流量检测管路包括霍尔流量计9、进口塑料管路8和出口塑料管路10，进口塑料管路8和出口塑料管路10连通安装于霍尔流量计上，进口塑料管路8还与第二橡胶毛细管7相连通。

另外，温度检测管路、水压检测管路和流量检测管路与橡胶毛细管的连接处还通过防水密封胶密封。

具体地，还包括固定支架13和固定螺栓14，固定螺栓14设置于固定支架13长度方向的两端，固定支架13将温度检测管路、水压检测管路、流量检测管路通过固定螺栓14安装于外壳11上。

具体地，信号采集系统包括第一变送器18、第二变送器20和数据采集装置19，第一变送器18、第二变送器20的输入端分别通过导线与二检测管路的微型粘贴式铂电阻2、微型压力传感器5、霍尔流量计9的输出端电连接，第一变送器18、第二变送器20的输出端与数据采集装置19的输入端电连接，数据采集装置19为6通道数据采集装置，数据采集装置19的输出端为usb接口或数据引线。

具体地，电源系统包括依次电连接的电源输入口、整流器21、变压器22和电源输出口，电源输入口电连接与220v电压输入端或pcb电源接口输入端，电源输出口分别与二检测管路的微型粘贴式铂电阻2、微型压力传感器5、霍尔流量计9的电源端电连接。

另外，外壳11的上下两端还设有用于安装固定外壳的安装螺丝孔12.

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本发明还提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统的研发检测应用，包括以下步骤：

步骤一：接通220v交流电，将信号输出端利用usb数据线连接至电脑，打开采集卡数据分析软件，检查6条检测通路是否存在短路、断路状态，若不存在，则进入步骤二，若存在，则修复后再进入步骤二；

步骤二：调试6条检测数据，根据现场环境对相关偏差数据进行数据修正；

步骤三：在两个检测管路的金属管上的第一橡胶毛细管连接微流道散热器的进口与出口，在两个检测管路的进口塑料管路上的第二橡胶毛细管之间连接微流道散热器的泵、外置风冷散热器和水箱且形成循环；

步骤四：依次启动外置风冷散热器和泵，观察6条检测通路的数据，等到6条检测通路的数据都接近稳定值时，代表这时微流道散热器流场达到了稳态，此时启动微流道散热器对应的加热装置或微电子电路；

步骤五：观察检测通路的数据，等到温度传感器2条通路的数据达到稳定值，代表这时微流道散热器温度场达到了稳态，此时对所得6个传感器的输出电压值进行数据处理，从而得到微流道散热器进口与出口温度、压力与流量参数。

为了进一步地优化本发明的实施效果，在本发明的另一种实施方式中，在前述内容的基础上，本发明还提供一种微流道散热器用性能测试与监测系统的使用性能检测应用，包括以下步骤：

步骤一：对系统进行脱机检测，确保测试系统运行正常；

步骤二：将电源输入口与pcb电源接口输入端或机箱内部供电口相连，将信号输出端与pcb或机箱内部信号接口对应连接，利用电脑调试进行数据处理，将微流道散热器进出口的温度、压力、流量直接显示在显示器或仪表盘上；

步骤三：在两个检测管路的金属管上的第一橡胶毛细管连接微流道散热器的进口与出口，在两个检测管路的进口塑料管路上的第二橡胶毛细管之间连接微流道散热器的泵、外置风冷散热器和水箱且形成循环；

步骤四：启动机箱，显示器或仪表盘上显示微流道散热器进口与出口温度、压力与流量。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。