GBT 43611-2023 鎵基液態(tài)金屬熱界面材料（正式版）

鎵基液態(tài)金屬熱界面材料2023-12-28發(fā)布I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國有色金屬工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC243)歸口。本文件起草單位：云南中宣液態(tài)金屬科技有限公司、云南科威液態(tài)金屬谷研發(fā)有限公司、中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、云南省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、云南省科學(xué)技術(shù)院、聯(lián)想(北京)有限公司、昆明理工大學(xué)、北京夢之墨科技有限公司、云南前沿液態(tài)金屬研究院有限公司。1鎵基液態(tài)金屬熱界面材料1范圍本文件規(guī)定了鎵基液態(tài)金屬熱界面材料的分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存及隨行文件和訂貨單內(nèi)容。本文件適用于以鎵或鎵基液態(tài)金屬為主要有效導(dǎo)熱成分的液態(tài)或膏狀熱界面材料。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T8928固體和半固體石油瀝青密度測定法GB/T22588—2008閃光法測量熱擴(kuò)散系數(shù)或?qū)嵯禂?shù)GB/T31229—2014熱重法測定揮發(fā)速率的試驗(yàn)方法GB/T39859—2021鎵基液態(tài)金屬GB/T41079.1液態(tài)金屬物理性能測定方法第1部分：密度的測定GB/T43604.1鎵基液態(tài)金屬化學(xué)分析方法第1部分：鉛、鎘、汞、砷含量的測定電感耦合等離子體質(zhì)譜法YS/T1258有色金屬材料熔融和結(jié)晶溫度試驗(yàn)熱分析方法3術(shù)語和定義GB/T22588—2008和GB/T39859—2021界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。鎵基液態(tài)金屬gallium-basedliquidmetal以鎵為基體金屬，熔融溫度Tm<30℃的合金。用于填補(bǔ)發(fā)熱器件與散熱器件接觸界面間隙，增強(qiáng)界面?zhèn)鳠嵝阅艿牟牧?。?dǎo)熱系數(shù)thermalconductivityλ單位時間內(nèi)在單位溫度梯度下沿?zé)崃鞣较蛲ㄟ^材料單位面積傳遞的熱量。注：單位為瓦每米開[W/(m·K)]。2熱阻抗thermalimpedance在單位面積的兩個表面之間產(chǎn)生單位熱流量所需要的溫度差。注：單位為平方厘米開每瓦(cm2·K/W)。4分類4.1分類產(chǎn)品按鎵基液態(tài)金屬存在的形態(tài)分為I類和Ⅱ類，形態(tài)和產(chǎn)品特征見表1。表1產(chǎn)品類型類型形態(tài)產(chǎn)品特征I連續(xù)相鎵基液態(tài)金屬，或在鎵基液態(tài)金屬中添加填料的復(fù)合熱界面材料Ⅱ填充相以高分子材料為連續(xù)相，鎵基液態(tài)金屬為填料的復(fù)合熱界面材料4.2等級產(chǎn)品按導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻抗分為3個質(zhì)量等級，應(yīng)符合表2的規(guī)定。表2產(chǎn)品質(zhì)量等級類型等級導(dǎo)熱系數(shù)(λ)W/(m·K)熱阻抗(RA)I一級二級三級Ⅱ一級二級三級注：產(chǎn)品質(zhì)量等級按照導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻抗所達(dá)到的最低等級定級。5技術(shù)要求5.1限用物質(zhì)產(chǎn)品中有害物質(zhì)鉛(Pb)、汞(Hg)、鎘(Cd)的含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)均應(yīng)不超過0.01%。5.2物理性能5.2.1產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)符合表2的規(guī)定并報實(shí)測值。5.2.2產(chǎn)品的熱阻抗應(yīng)符合表2的規(guī)定并報實(shí)測值。5.2.3產(chǎn)品的熔融溫度應(yīng)不大于30℃。35.2.4產(chǎn)品的密度、黏度應(yīng)報實(shí)測值。5.2.5產(chǎn)品與硅的接觸角應(yīng)不大于115°。5.3揮發(fā)分含量產(chǎn)品的揮發(fā)分含量應(yīng)不大于0.5%。5.4外觀質(zhì)量產(chǎn)品外觀應(yīng)呈液態(tài)或膏狀，無肉眼可見外來雜質(zhì)，無明顯相分離，同一批產(chǎn)品色澤應(yīng)保持一致。6試驗(yàn)方法6.1限用物質(zhì)限用物質(zhì)含量的測定按GB/T43604.1的規(guī)定進(jìn)行。6.2物理性能6.2.1導(dǎo)熱系數(shù)的測定方法由供需雙方協(xié)商。6.2.2熱阻抗的測定按附錄A的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)壓力不應(yīng)超過300kPa,樣品溫度應(yīng)在40℃~100℃范圍內(nèi)。6.2.3熔融溫度的測定按YS/T1258的規(guī)定進(jìn)行。6.2.4I型產(chǎn)品密度的測定按GB/T39859—2021或GB/T41079.1的規(guī)定進(jìn)行，GB/T39859—2021為仲裁方法。Ⅱ型產(chǎn)品密度的測定按GB/T8928的規(guī)定進(jìn)行。6.2.5黏度的測定方法由供需雙方協(xié)商。6.2.6接觸角的測定方法由供需雙方協(xié)商。6.3揮發(fā)分含量揮發(fā)分含量的測定按等溫質(zhì)量變化測量方法進(jìn)行，等溫試驗(yàn)溫度為150℃,試驗(yàn)時間為2h,升溫速率不超過20℃/min,試驗(yàn)步驟按照GB/T31229—2014中方法A的規(guī)定進(jìn)行。揮發(fā)分含量通過恒定溫度下的初始質(zhì)量與最終質(zhì)量之差除以初始質(zhì)量計(jì)算。6.4外觀質(zhì)量外觀質(zhì)量采用目視檢查。7檢驗(yàn)規(guī)則7.1檢驗(yàn)和驗(yàn)收7.1.1產(chǎn)品應(yīng)由供方質(zhì)量檢驗(yàn)部門進(jìn)行檢驗(yàn)，保證產(chǎn)品符合本文件和訂貨單的規(guī)定，并填寫質(zhì)量證7.1.2需方可對收到的產(chǎn)品按本文件的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，如檢驗(yàn)結(jié)果與本文件和訂貨單的規(guī)定不符時，應(yīng)單獨(dú)封存，并在收到產(chǎn)品之日起30d內(nèi)或銷售合同規(guī)定的時間內(nèi)以書面形式向供方提出，由供需雙方協(xié)商解決。如需仲裁，仲裁取樣由供需雙方在需方收到的產(chǎn)品中共同進(jìn)行。產(chǎn)品應(yīng)成批提交驗(yàn)收。一個檢驗(yàn)批可由一個生產(chǎn)批組成，或由同一類型、同一等級的幾個生產(chǎn)批47.3取樣隨機(jī)抽取每批產(chǎn)品最小包裝數(shù)的5%(不少于5個最小包裝，批量少于5個最小包裝時全數(shù)抽取),每最小包裝任取10g～20g,混合均勻。如使用針筒等特殊包裝，每個最小包裝產(chǎn)品的凈重小于10g7.4檢驗(yàn)項(xiàng)目產(chǎn)品檢驗(yàn)分型式檢驗(yàn)和出廠檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合表3的規(guī)定。按批進(jìn)行檢驗(yàn)。表3檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法序號型式檢驗(yàn)出廠檢驗(yàn)技術(shù)要求檢驗(yàn)方法1限用物質(zhì)2導(dǎo)熱系數(shù)3熱阻抗4熔融溫度5密度6黏度7接觸角8揮發(fā)分含量9外觀質(zhì)量7.5檢驗(yàn)結(jié)果判定7.5.1檢驗(yàn)結(jié)果判定采用GB/T8170中的“修約值比較法”。7.5.2限用物質(zhì)含量、外觀質(zhì)量檢驗(yàn)不合格時，判該批產(chǎn)品不合格。7.5.3導(dǎo)熱系數(shù)、熱阻抗、熔融溫度、接觸角、揮發(fā)分含量檢驗(yàn)不合格時，應(yīng)從該批產(chǎn)品另取雙倍數(shù)量的試樣進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。若重復(fù)試驗(yàn)結(jié)果中仍有試樣檢驗(yàn)不合格，則判該批產(chǎn)品不合格。應(yīng)在檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品內(nèi)包裝上打印如下標(biāo)記(或貼標(biāo)簽):a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品類型；c)等級；d)供方名稱；e)凈重；5f)批號；g)生產(chǎn)日期；h)本文件編號。應(yīng)在檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品外包裝上打印如下標(biāo)記：a)產(chǎn)品名稱；b)供方名稱；c)數(shù)量；產(chǎn)品采用單件包裝。產(chǎn)品裝入潔凈的塑料瓶中，塑料瓶充惰性氣體或抽真空密封。如需方有特殊要求，由供需雙方協(xié)商確認(rèn)后在訂貨單中注明。產(chǎn)品運(yùn)輸時，環(huán)境溫度應(yīng)不超過45℃,不應(yīng)擠壓、倒置、日曬、雨淋、磕碰。產(chǎn)品應(yīng)避光靜置，貯存在通風(fēng)良好、干燥、環(huán)境溫度0℃~40℃、相對濕度不大于50%的貯存室中。室內(nèi)應(yīng)無酸、堿等腐蝕性氣體。包裝箱應(yīng)墊高，離地面至少20cm,距離墻壁、取暖設(shè)備或空調(diào)設(shè)備至少8.5隨行文件每批產(chǎn)品應(yīng)附有隨行文件，其中除應(yīng)包括供方信息、產(chǎn)品信息、本文件編號、出廠日期或包裝日期a)產(chǎn)品質(zhì)量保證書：●產(chǎn)品的主要性能及技術(shù)參數(shù)，●產(chǎn)品特點(diǎn)(包括制造工藝及原材料的特點(diǎn)),·對產(chǎn)品質(zhì)量所負(fù)的責(zé)任，●產(chǎn)品獲得的質(zhì)量認(rèn)證及帶供方技術(shù)監(jiān)督部門檢印的各項(xiàng)分析檢驗(yàn)結(jié)果；b)產(chǎn)品合格證：●檢驗(yàn)項(xiàng)目及其結(jié)果，非出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)注最近一次型式檢驗(yàn)時的檢測結(jié)果，●檢驗(yàn)員簽名或蓋章；c)產(chǎn)品質(zhì)量控制過程中的檢驗(yàn)報告及成品檢驗(yàn)報告；69訂貨單內(nèi)容訂購本文件所列產(chǎn)品的訂貨單應(yīng)包含下列內(nèi)容：a)產(chǎn)品名稱；b)產(chǎn)品類型；e)本文件編號；7(規(guī)范性)熱界面材料熱阻抗的測定方法A.1原理將熱界面材料涂覆在兩個接觸的固體表面之間，使熱流通過接觸界面；當(dāng)達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)時，測量出接觸界面兩側(cè)的溫度差和通過接觸界面的熱流密度，計(jì)算該界面間的熱阻抗。A.2儀器設(shè)備A.2.1能自動采集數(shù)據(jù)并按本文件規(guī)定進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的熱阻抗測量系統(tǒng)，由金屬棒、隔熱裝置、測量系標(biāo)引序號說明：1——試驗(yàn)臺架；2——升降機(jī)構(gòu)；3——電加熱器；4——隔熱裝置；5——熱端金屬棒；6——測試樣品；7——冷端金屬棒；8——冷卻器；9——壓力傳感器；10——溫度傳感器；11——位移傳感器。圖A.1熱阻抗測量系統(tǒng)示意圖a)金屬棒由兩段具有高導(dǎo)熱系數(shù)的同種金屬制成，通常是直徑為30mm的銅棒；每一段金屬棒上有位置已知、均勻分布的2個～5個測溫孔可埋入溫度傳感器。金屬棒與樣品的接觸端面光潔平整，表面粗糙度不大于0.1μm,平面度不大于3μm。b)隔熱裝置能確保金屬柱體上為一維熱流。c)測量系統(tǒng)由溫度傳感器及測溫儀、位移傳感器組成。溫度傳感器可以是熱電偶或熱電阻，測溫儀能分別測量金屬棒各測溫點(diǎn)的溫度，精度優(yōu)于0.1℃,分辨力優(yōu)于0.01℃;位移傳感器能測量冷、熱端相對位移，精度優(yōu)于5μm,分辨力優(yōu)于1μm。d)壓力控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)、壓力傳感器組成。步進(jìn)電機(jī)和升降機(jī)構(gòu)能控制兩段金屬棒的接觸和脫離，壓力傳感器能測定沿金屬棒軸向的壓力。8GB/T43611—2023e)加熱系統(tǒng)由電加熱器和控溫儀組成，電加熱器最大功率達(dá)300W以上。f)冷卻系統(tǒng)由冷卻器和循環(huán)液冷裝置組成，冷卻液溫度波動度不超過0.1℃。A.3試驗(yàn)步驟A.3.1用酒精等清洗劑洗凈金屬棒接觸端面。A.3.2將加熱和冷卻溫度控制到測試所需溫度，加壓至測量所需壓力，使冷端金屬棒和熱端金屬棒的測試表面直接接觸，待各測溫點(diǎn)溫度穩(wěn)定后，將位移傳感器讀數(shù)置零。A.3.3卸載壓力，在冷端測試表面安裝測試樣品，然后重新加壓至測量所需壓力。A.3.4待連續(xù)30min內(nèi)各測溫點(diǎn)的溫度變化值小于0.1℃后，視為達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)；記錄熱穩(wěn)定時各測溫點(diǎn)的溫度作為計(jì)算用數(shù)據(jù)，記錄位移傳感器讀數(shù)作為樣品厚度。A.4數(shù)據(jù)處理A.4.1以金屬棒熱穩(wěn)定狀態(tài)的溫度分布計(jì)算出兩段金屬棒的溫度梯度；兩段金屬棒的溫度梯度相差應(yīng)不大于10%,計(jì)算熱阻抗時，取其平均值(dT/dx)m。A.4.2以金屬棒熱穩(wěn)定狀態(tài)的溫度分布作圖外推求出熱端表面溫度T;和冷端表面溫度T。,計(jì)算TH和T。之間的差值得出接觸界面溫度差△T。,如圖A.2所示。圖A.2外推求出接觸界面溫度差示意圖A.4.3根據(jù)得到的溫度梯度和接觸界面溫度差，按公式(A.1)計(jì)算熱阻抗：式中：RA——熱阻抗，單位為平方厘米開每瓦(cm2·K/W);△T?！佑|界面溫度差，單位為開(K);