CSTM(B)051-2022 熱界面材料接觸熱阻 光熱輻射法(編制說明)

團體標準T/CSTMXXXXX-202X

《熱界面材料界面熱阻光熱輻射法》編制說明

1.任務(wù)來源及簡要過程

1.1任務(wù)來源

本標準為基于廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃，5G通信關(guān)鍵材料及應(yīng)

用“5G通信用關(guān)鍵材料測試評價技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)”項目需求，

針對5G用高性能熱界面材料（導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱凝膠）導(dǎo)熱性能測試

開發(fā)方法和建立標準。本標準中國材料與試驗團體標準委員會電子材

料領(lǐng)域委員會（CSTM/FC51）提出。由中國材料與試驗團體標準委員

會電子材料領(lǐng)域委員會（CSTM/FC51）或電子組裝材料標準化技術(shù)委

員會（CSTM/FC51/TC03）歸口。

1.2工作過程

《熱界面材料界面熱阻測試方法》標準制定于2022年1

月啟動，主要由中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院負責(zé)初稿起

草。

2.編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

編制原則

通過對現(xiàn)有導(dǎo)熱測試標準進行收集和調(diào)研，結(jié)合該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)界

的研究現(xiàn)狀，并考慮到標準的科學(xué)性，先進性以及適用性，最終選定

以頻域調(diào)制的光熱輻射法為依據(jù)，制定標準，指導(dǎo)對高性能熱界面材

料于接觸面間的接觸熱阻的測量表征。

確定主要內(nèi)容的論據(jù)

由于針對熱界面材料與不同接觸表面的接觸熱阻進行測量，因而

1

需要方便的進行工作表面切換，故基于ASTMD5470-95（薄型導(dǎo)熱固

態(tài)電絕緣材料熱傳輸特性的標準測試方法）ASTMD6744-01（采用保

護熱流計技術(shù)測定陽極碳熱導(dǎo)率標準試驗方法）ASTME1225-04（采

用保護比較式縱向熱流技術(shù)測定固體熱導(dǎo)率標準試驗方法）ASTM

E1530-06（采用防護熱流計技術(shù)評價材料熱阻的標準測試方法），

ASTMF433-02（墊片類材料熱導(dǎo)率評價標準規(guī)程）等標準的接觸式測

量方法因無法改變工作表面而不能采用。并且，該領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有標準主

要針對材料熱導(dǎo)率或熱擴散系數(shù)測試，還未有針對接觸熱阻的相關(guān)標

準?？紤]到學(xué)術(shù)界已經(jīng)對接觸熱阻有了相當?shù)难芯?，而在眾多測試方

法中，頻域調(diào)制光熱輻射法由于其測試靈活，儀器相對簡單因而比較

適合制定標準進行推廣。

解決的主要問題

本標準的制定，要解決的主要問題在于建立合適的接觸模型以實

現(xiàn)目標接觸熱阻的測量，優(yōu)化測量的精度，敏感度以及一致性。如要

選擇合適的材料作為傳感層，既要容易制備，又要性能穩(wěn)定，更重要

的是要有足夠的光熱轉(zhuǎn)換能力以及熱輻射系數(shù)。

3.主要實驗（或驗證）結(jié)果的分析

采用本標準規(guī)定的實驗系統(tǒng)和方法測試了碳纖維導(dǎo)熱墊，相變導(dǎo)熱

膜，液態(tài)金屬三種熱界面材料與硅片之間的接觸熱阻，測試結(jié)果如下

表所示。

表1幾種熱界面材料與硅片接觸熱阻測試結(jié)果

接觸熱阻（×10-6

樣品平均值相對精度

(K·m2)/W

2

3.91

碳纖維

3.813.5614.4%

導(dǎo)熱墊

2.97

1.31

相變導(dǎo)

1.581.459.3%

熱膜

1.46

0.61

液態(tài)金

0.930.6250.3%

屬

0.31

從表中可以看出，對于不同的熱界面材料，測試的精確度和不確定度

也有不同，通常，界面熱阻的絕對值越小，對其的測量越困難，不確

定度也越大。

4.知識產(chǎn)權(quán)情況說明

本標準不涉及任何專利

5.采用國際標準和國外先進標準的情況

本標準按GB/T1.1-2009《標準化工作導(dǎo)則第1部分標

準的結(jié)構(gòu)和編寫》和GB/T20000.1-2002《標準化工作指南第1部

分：標準化和相關(guān)活動的通用詞匯》的相關(guān)規(guī)定，進行標準編寫。在

標準框架、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容等方面符合這些標準的

要求。

本標準注重科學(xué)性、先進性，并努力保證標準技術(shù)要求的科學(xué)性

和可操作性。

3

6.與現(xiàn)行相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標準的協(xié)調(diào)性

本標準不屬于強制性標準，不涉及相關(guān)法律、法規(guī)。

7.重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

本標準還未進入征集意見階段

8.標準性質(zhì)的建議

本標準為推薦性行業(yè)標準

9.貫徹標準的要求和措施建議

無

10.替代或廢止現(xiàn)行標準的建議

無

11.其它應(yīng)予說明的事項

無

4

團體標準T/CSTMXXXXX-202X

《熱界面材料界面熱阻光熱輻射法》編制說明

1.任務(wù)來源及簡要過程

1.1任務(wù)來源

本標準為基于廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃，5G通信關(guān)鍵材料及應(yīng)

用“5G通信用關(guān)鍵材料測試評價技術(shù)研究與設(shè)備開發(fā)”項目需求，

針對5G用高性能熱界面材料（導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱凝膠）導(dǎo)熱性能測試

開發(fā)方法和建立標準。本標準中國材料與試驗團體標準委員會電子材

料領(lǐng)域委員會（CSTM/FC51）提出。由中國材料與試驗團體標準委員

會電子材料領(lǐng)域委員會（CSTM/FC51）或電子組裝材料標準化技術(shù)委

員會（CSTM/FC51/TC03）歸口。

1.2工作過程

《熱界面材料界面熱阻測試方法》標準制定于2022年1

月啟動，主要由中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院負責(zé)初稿起

草。

2.編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

編制原則

通過對現(xiàn)有導(dǎo)熱測試標準進行收集和調(diào)研，結(jié)合該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)界

的研究現(xiàn)狀，并考慮到標準的科學(xué)性，先進性以及適用性，最終選定

以頻域調(diào)制的光熱輻射法為依據(jù)，制定標準，指導(dǎo)對高性能熱界面材

料于接觸面間的接觸熱阻的測量表征。

確定主要內(nèi)容的論據(jù)

由于針對熱界面材料與不同接觸表面的接觸熱阻進行測量，因而

1

需要方便的進行工作表面切換，故基于ASTMD5470-95（薄型導(dǎo)熱固

態(tài)電絕緣材料熱傳輸特性的標準測試方法）ASTMD6744-01（采用保

護熱流計技術(shù)測定陽極碳熱導(dǎo)率標準試驗方法）ASTME1225-04（采

用保護比較式縱向熱流技術(shù)測定固體熱導(dǎo)率標準試驗方法）ASTM

E1530-06（采用防護熱流計技術(shù)評價材料熱阻的標準測試方法），

ASTMF433-02（墊片類材料熱導(dǎo)率評價標準規(guī)程）等標準的接觸式測

量方法因無法改變工作表面而不能采用。并且，該領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)有標準主

要針對材料熱導(dǎo)率或熱擴散系數(shù)測試，還未有針對接觸熱阻的相關(guān)標

準。考慮到學(xué)術(shù)界已經(jīng)對接觸熱阻有了相當?shù)难芯?，而在眾多測試方

法中，頻域調(diào)制光熱輻射法由于其測試靈活，儀器相對簡單因而比較

適合制定標準進行推廣。

解決的主要問題

本標準的制定，要解決的主要問題在于建立合適的接觸模型以實

現(xiàn)目標接觸熱阻的測量，優(yōu)化測量的精度，敏感度以及一致性。如要

選擇合適的材料作為傳感層，既要容易制備，又要性能穩(wěn)定，更重要

的是要有足夠的光熱轉(zhuǎn)換能力以及熱輻射系數(shù)。

3.主要實驗（或驗證）結(jié)果的分析

采用本標準規(guī)定的實驗系統(tǒng)和方法測試了碳纖維導(dǎo)熱墊，相變導(dǎo)熱

膜，液態(tài)金屬三種熱界面