炎怀科技导热测量仪-芯片与功率器件热管理的超高导热石墨烯测试

在高功率电子器件持续向高集成、高功率密度发展的背景下，散热问题已成为制约系统性能与可靠性的关键因素。围绕芯片与功率器件的热管理需求，各类高导热材料正在被广泛应用于实际工程中，包括紫铜、氮化铝、导热界面材料以及石墨类均温扩散材料等。这些材料在不同结构层级中承担着热传导、热扩散与界面导热等关键作用，共同构建完整的热管理路径。

散热问题制约系统性能与可靠性

随着器件功率密度进一步提升，传统金属与陶瓷材料在轻量化与热扩散效率方面逐渐接近性能瓶颈。以石墨、石墨烯、金刚石/铜基复合材料为代表的高导热材料，凭借其优异的导热能力，开始在5G通信、功率电子、消费电子及新能源系统中得到广泛应用，成为提升热扩散效率的重要技术路径。

围绕这类高导热材料的工程应用，一个核心问题逐渐凸显—如何准确、稳定地获得其真实导热性能参数，并将其有效引入热管理设计与仿真模型

炎怀科技TPS-YH100快速导热测量仪搭载0.05 mm柔性传感器以降低接触热阻影响，并攻克微纳伏级电桥平衡技术抑制电路噪声与系统误差，配合内置 7 位半高精度Keithley数字万用表可进行高速高精度数据采集，最快测试时间可达 0.2 s，导热测量能力覆盖至 2000 W/(m·K)，实现关键测试能力的国产替代，为半导体与功率电子等关键领域提供自主可控的测试支撑。

近期，我们面向客户开展了一组超高导热石墨烯膜的导热测试服务。如图1（a）所示，该石墨烯薄膜的厚度为0.21 mm。随后，将两片同尺寸的样品装夹与传感器之间，并用标配的工装加紧，如图1（b）所示。

图1 石墨烯样品与装夹

样品装夹完成后，启动测试软件。炎怀科技TPS-YH系列导热测试仪围绕实际测试流程对操作界面进行了优化。对于薄板类样品，平板模块适用于厚度约0.07~10 mm范围内材料的面向导热测量。结合石墨烯膜的样品形态，本次测试选择平板模块，并采用双面法测量模式，如图 2（a）所示。完成测量模块与模式设定后，按照界面提示配置测试参数，或直接调用历史保存的参数方案，如图 2（b）所示。

图2 测试软件设置

测试完成后，数据结果如图3所示。综合多次拟合结果，取其稳定区间平均值，得到该石墨烯膜样品的面内等效导热系数为：1475 W/(m·K)。该结果表明该石墨烯膜样品在片层取向度优化、界面热阻控制及导热网络构建方面已达到较高水平，能够在极短时间内将局部热量快速扩散，有效降低热点温度并改善温度分布均匀性，对于5G通信射频器件、功率模块以及高集成芯片的散热设计具有重要意义。测试结果可直接作为热仿真模型输入参数，为散热结构优化与材料选型提供可靠数据支撑。

图3 石墨烯膜导热结果

该测试结果进一步体现了炎怀科技TPS-YH导热仪在高导热材料测试中的优越性能。依托柔性传感器与微纳伏级电桥平衡技术的协同作用，系统能够在短时间内获取高信噪比的温升响应信号，并在极短拟合区间内实现稳定计算，非常适用于石墨、石墨烯及金刚石增强相复合材料等超高导热的精确测量。