GBT 43611-2023 镓基液态金属热界面材料（正式版）

镓基液态金属热界面材料2023-12-28发布I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国有色金属工业协会提出。本文件由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。本文件起草单位：云南中宣液态金属科技有限公司、云南科威液态金属谷研发有限公司、中国科学院理化技术研究所、云南省产品质量监督检验研究院、云南省科学技术院、联想(北京)有限公司、昆明理工大学、北京梦之墨科技有限公司、云南前沿液态金属研究院有限公司。1镓基液态金属热界面材料1范围本文件规定了镓基液态金属热界面材料的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存及随行文件和订货单内容。本文件适用于以镓或镓基液态金属为主要有效导热成分的液态或膏状热界面材料。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T8170数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T8928固体和半固体石油沥青密度测定法GB/T22588—2008闪光法测量热扩散系数或导热系数GB/T31229—2014热重法测定挥发速率的试验方法GB/T39859—2021镓基液态金属GB/T41079.1液态金属物理性能测定方法第1部分：密度的测定GB/T43604.1镓基液态金属化学分析方法第1部分：铅、镉、汞、砷含量的测定电感耦合等离子体质谱法YS/T1258有色金属材料熔融和结晶温度试验热分析方法3术语和定义GB/T22588—2008和GB/T39859—2021界定的以及下列术语和定义适用于本文件。镓基液态金属gallium-basedliquidmetal以镓为基体金属，熔融温度Tm<30℃的合金。用于填补发热器件与散热器件接触界面间隙，增强界面传热性能的材料。导热系数thermalconductivityλ单位时间内在单位温度梯度下沿热流方向通过材料单位面积传递的热量。注：单位为瓦每米开[W/(m·K)]。2热阻抗thermalimpedance在单位面积的两个表面之间产生单位热流量所需要的温度差。注：单位为平方厘米开每瓦(cm²·K/W)。4分类4.1分类产品按镓基液态金属存在的形态分为I类和Ⅱ类，形态和产品特征见表1。表1产品类型类型形态产品特征I连续相镓基液态金属，或在镓基液态金属中添加填料的复合热界面材料Ⅱ填充相以高分子材料为连续相，镓基液态金属为填料的复合热界面材料4.2等级产品按导热系数和热阻抗分为3个质量等级，应符合表2的规定。表2产品质量等级类型等级导热系数(λ)W/(m·K)热阻抗(RA)I一级二级三级Ⅱ一级二级三级注：产品质量等级按照导热系数和热阻抗所达到的最低等级定级。5技术要求5.1限用物质产品中有害物质铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)的含量以质量分数计均应不超过0.01%。5.2物理性能5.2.1产品的导热系数应符合表2的规定并报实测值。5.2.2产品的热阻抗应符合表2的规定并报实测值。5.2.3产品的熔融温度应不大于30℃。35.2.4产品的密度、黏度应报实测值。5.2.5产品与硅的接触角应不大于115°。5.3挥发分含量产品的挥发分含量应不大于0.5%。5.4外观质量产品外观应呈液态或膏状，无肉眼可见外来杂质，无明显相分离，同一批产品色泽应保持一致。6试验方法6.1限用物质限用物质含量的测定按GB/T43604.1的规定进行。6.2物理性能6.2.1导热系数的测定方法由供需双方协商。6.2.2热阻抗的测定按附录A的规定进行，试验压力不应超过300kPa,样品温度应在40℃~100℃范围内。6.2.3熔融温度的测定按YS/T1258的规定进行。6.2.4I型产品密度的测定按GB/T39859—2021或GB/T41079.1的规定进行，GB/T39859—2021为仲裁方法。Ⅱ型产品密度的测定按GB/T8928的规定进行。6.2.5黏度的测定方法由供需双方协商。6.2.6接触角的测定方法由供需双方协商。6.3挥发分含量挥发分含量的测定按等温质量变化测量方法进行，等温试验温度为150℃,试验时间为2h,升温速率不超过20℃/min,试验步骤按照GB/T31229—2014中方法A的规定进行。挥发分含量通过恒定温度下的初始质量与最终质量之差除以初始质量计算。6.4外观质量外观质量采用目视检查。7检验规则7.1检验和验收7.1.1产品应由供方质量检验部门进行检验，保证产品符合本文件和订货单的规定，并填写质量证7.1.2需方可对收到的产品按本文件的规定进行检验，如检验结果与本文件和订货单的规定不符时，应单独封存，并在收到产品之日起30d内或销售合同规定的时间内以书面形式向供方提出，由供需双方协商解决。如需仲裁，仲裁取样由供需双方在需方收到的产品中共同进行。产品应成批提交验收。一个检验批可由一个生产批组成，或由同一类型、同一等级的几个生产批47.3取样随机抽取每批产品最小包装数的5%(不少于5个最小包装，批量少于5个最小包装时全数抽取),每最小包装任取10g～20g,混合均匀。如使用针筒等特殊包装，每个最小包装产品的净重小于10g7.4检验项目产品检验分型式检验和出厂检验，检验项目应符合表3的规定。按批进行检验。表3检验项目和方法序号型式检验出厂检验技术要求检验方法1限用物质2导热系数3热阻抗4熔融温度5密度6黏度7接触角8挥发分含量9外观质量7.5检验结果判定7.5.1检验结果判定采用GB/T8170中的“修约值比较法”。7.5.2限用物质含量、外观质量检验不合格时，判该批产品不合格。7.5.3导热系数、热阻抗、熔融温度、接触角、挥发分含量检验不合格时，应从该批产品另取双倍数量的试样进行重复试验。若重复试验结果中仍有试样检验不合格，则判该批产品不合格。应在检验合格的产品内包装上打印如下标记(或贴标签):a)产品名称；b)产品类型；c)等级；d)供方名称；e)净重；5f)批号；g)生产日期；h)本文件编号。应在检验合格的产品外包装上打印如下标记：a)产品名称；b)供方名称；c)数量；产品采用单件包装。产品装入洁净的塑料瓶中，塑料瓶充惰性气体或抽真空密封。如需方有特殊要求，由供需双方协商确认后在订货单中注明。产品运输时，环境温度应不超过45℃,不应挤压、倒置、日晒、雨淋、磕碰。产品应避光静置，贮存在通风良好、干燥、环境温度0℃~40℃、相对湿度不大于50%的贮存室中。室内应无酸、碱等腐蚀性气体。包装箱应垫高，离地面至少20cm,距离墙壁、取暖设备或空调设备至少8.5随行文件每批产品应附有随行文件，其中除应包括供方信息、产品信息、本文件编号、出厂日期或包装日期a)产品质量保证书：●产品的主要性能及技术参数，●产品特点(包括制造工艺及原材料的特点),·对产品质量所负的责任，●产品获得的质量认证及带供方技术监督部门检印的各项分析检验结果；b)产品合格证：●检验项目及其结果，非出厂检验项目标注最近一次型式检验时的检测结果，●检验员签名或盖章；c)产品质量控制过程中的检验报告及成品检验报告；69订货单内容订购本文件所列产品的订货单应包含下列内容：a)产品名称；b)产品类型；e)本文件编号；7(规范性)热界面材料热阻抗的测定方法A.1原理将热界面材料涂覆在两个接触的固体表面之间，使热流通过接触界面；当达到热稳定状态时，测量出接触界面两侧的温度差和通过接触界面的热流密度，计算该界面间的热阻抗。A.2仪器设备A.2.1能自动采集数据并按本文件规定进行数据处理的热阻抗测量系统，由金属棒、隔热装置、测量系标引序号说明：1——试验台架；2——升降机构；3——电加热器；4——隔热装置；5——热端金属棒；6——测试样品；7——冷端金属棒；8——冷却器；9——压力传感器；10——温度传感器；11——位移传感器。图A.1热阻抗测量系统示意图a)金属棒由两段具有高导热系数的同种金属制成，通常是直径为30mm的铜棒；每一段金属棒上有位置已知、均匀分布的2个～5个测温孔可埋入温度传感器。金属棒与样品的接触端面光洁平整，表面粗糙度不大于0.1μm,平面度不大于3μm。b)隔热装置能确保金属柱体上为一维热流。c)测量系统由温度传感器及测温仪、位移传感器组成。温度传感器可以是热电偶或热电阻，测温仪能分别测量金属棒各测温点的温度，精度优于0.1℃,分辨力优于0.01℃;位移传感器能测量冷、热端相对位移，精度优于5μm,分辨力优于1μm。d)压力控制系统由步进电机、升降机构、压力传感器组成。步进电机和升降机构能控制两段金属棒的接触和脱离，压力传感器能测定沿金属棒轴向的压力。8GB/T43611—2023e)加热系统由电加热器和控温仪组成，电加热器最大功率达300W以上。f)冷却系统由冷却器和循环液冷装置组成，冷却液温度波动度不超过0.1℃。A.3试验步骤A.3.1用酒精等清洗剂洗净金属棒接触端面。A.3.2将加热和冷却温度控制到测试所需温度，加压至测量所需压力，使冷端金属棒和热端金属棒的测试表面直接接触，待各测温点温度稳定后，将位移传感器读数置零。A.3.3卸载压力，在冷端测试表面安装测试样品，然后重新加压至测量所需压力。A.3.4待连续30min内各测温点的温度变化值小于0.1℃后，视为达到热稳定状态；记录热稳定时各测温点的温度作为计算用数据，记录位移传感器读数作为样品厚度。A.4数据处理A.4.1以金属棒热稳定状态的温度分布计算出两段金属棒的温度梯度；两段金属棒的温度梯度相差应不大于10%,计算热阻抗时，取其平均值(dT/dx)m。A.4.2以金属棒热稳定状态的温度分布作图外推求出热端表面温度T;和冷端表面温度T。,计算TH和T。之间的差值得出接触界面温度差△T。,如图A.2所示。图A.2外推求出接触界面温度差示意图A.4.3根据得到的温度梯度和接触界面温度差，按公式(A.1)计算热阻抗：式中：RA——热阻抗，单位为平方厘米开每瓦(cm²·K/W);△T。——接触界面温度差，单位为开(K);