散热膜导热散热性能的测定.docx

广东省特种设备行业协会团体标准《散热膜导热散热性能的测定》编制说明散热膜导热散热性能的测定》标准编制小组二 O 二 O 年三月广东省特种设备行业协会团体标准《散热膜导热散热性能的测定》编制说明一、标准制定的目的和意义近年来，随着电子产品向轻薄化的方向发展，导热散热膜（如石墨膜、聚酰 亚胺薄膜、石墨烯膜等）广泛应用于智能、平板电脑、 LED 背光等电子产 品领域，对散热膜的导热散热性能（热导率、热辐射率）提出了更高的要求电子设备不断将更强大的功能集成到更小组件中，温度的升高会导致设备运 行速度减慢、器件工作中途出故障、尺寸空间限制、电池使用寿命以及其它很多 性能方面的问题因此温度控制已经成为设计中至关重要的挑战之一，即在架构 紧缩，操作空间越来越小的情况下，如何有效地带走更大单位功率所产生的更多 热量散热膜要求厚度越来越薄，导热散热性能却要越来越好，部分高端散热膜 已由传统的毫米级薄膜转变成微米级薄膜国内外还没有专门的用于检测散热膜导热散热性能的标准，导致散热膜市场 产品质量参差不齐，严重制约了散热膜的发展，同时也给等电子产品的更新 换代带来了极大的困扰如小米在采购散热膜时，由于没有统一、规范的检 测标准，只能把散热膜加工到里，整机放在烘箱里保持25°C，在规定时间 内运行高发热的游戏后测量温度，间接反映散热膜的导热散热性能。

本标准的提出，旨在完善薄膜材料导热散热性能的检测方法，提高散热膜的 质量，促进电子产品行业的发展通过制定散热膜的导热散热性能测定的标准， 以热导率和热辐射率两个关键参数进行表征，可以直接反应导热膜的性能，便于 生产企业不断探索新的生产工艺，促进国际国内同行的交流和竞争，提高产品质 量，同时也为等需方采购及使用带来的极大的便利，节省研发时间，提高研 发效率，促进民族品牌与世界品牌进行竞争二、标准的任务来源及参与单位2019 年 10月，广州特种承压设备检测研究院向广东省特种设备行业协会提 出了制定广东省特种设备行业协会团体标准《散热膜导热散热性能的测定》的项 目申请，在前期大量准备工作的基础上，成立标准研制小组，制定标准研制方案， 正式开始该标准的研究制定工作2020 年3月，广东省特种设备行业协会下达了该项目的制定计划任务，详 见《广东省特种设备行业协会团体标准 ＜散热膜导热散热性能的测定＞等立项公 告》（粤特协[2020]11 号）本标准由广州特种承压设备检测研究院、沃特世科技（上海）有限公司、 广东墨睿科技有限公司、东莞绿光新能源科技有限公司、泰州禧泰新材料科技有 限公司等单位联合提出和起草，由广东省特种设备行业协会归口。

三、标准的编制过程2016 年 3 月，由于电子产品的崛起，广州特种承压设备检测研究院李茂东、 杨麟等人开始关注散热膜的导热散热性能，随即开展了相关调研工作广泛收集 整理相关的国内外标准信息和文献资料，成立内部研讨小组，召开多次讨论会， 深入进行探讨，初步形成了标准的框架体系于 2019 年 10月，正式向广东省特 种设备行业协会申请团体标准立项2020 年 3 月，广东省特种设备行业协会下 达了该项目的立项公告2016 年3月我院向广东省质量技术监督局申请制定《散热膜导热散热性能 的测定》2016 年 9 月广东省质监局《关于下达2016 年省地方标准制修订计划 项目（第一批）的通知》，批准我院负责起草该规范2016 年 9 月，广州特种承压设备检测研究院组织成立了本标准的研制小组， 正式召开第一次工作会议，对导热部分和散热部分进行分工，安排下一步工作任 务，确定了标准的研制计划2016 年 11月，标准研制小组调整完善了研制计划，确定了工作进度时间表， 对标准研制工作中存在的问题，制定原则进行了集中的商讨，对标准逻辑结构进 行分析，确定标准基本框架和标准所涵盖的要素及其内容，对本标准实施的可能 性进行分析，并编制了标准初稿，同步开始撰写标准编制说明。

2016 年 12 月，标准研制小组对全国电子产品散热膜生产单位、使用单位和 检验检测机构进行了调研，并查阅了国外有关电子产品散热膜的检测方法，结合 前期我院在散热膜质量检验中开展的稳态量热计法辐射系数检测方法研究，通过 实验室验证、试验，标准研制小组编制出了标准第二稿2018 年5月，对标准中的方法进行了多次试验评定，针对验证试验中发现 的问题对标准内容进行了修改完善，形成标准草案第二稿，向广州市内外 42 个 单位（包括标准化研究院、科技有限公司、第三方检测单位、高等科研院校等） 发了征求意见函，其中回函的单位 21 个，回函并提出意见的单位 8 个，没有回 函的单位21 个根据反馈的意见，起草小组对相关内容进行了分析研究，对有 关条款进行了修订2018年 12 月，根据收集的意见和建议，标准研制小组对相关内容进行了分 析研究，对有关条款进行了修订，形成审定稿2019年 10 月，正式向广东省特种设备行业协会申请团体标准立项2020 年 3 月，广东省特种设备行业协会下达了该项目的立项公告，提交征 求意见稿和编制说明等材料，申请广泛征求意见四、标准的编制原则制定《散热膜导热散热性能的测定》遵循以下原则：1）规范性本标准是按GB/T1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编 写规则》和GB/T1.2-2002《标准化工作导则 第2部分：标准中规范性技术要 素内容的确定方法》的要求进行制定。

2） 一致性本标准与现行有效的国家法律、法规、标准规范保持一致，对稳态量热计 法测定热辐射系数及激光闪射法测定导热系数的方法的仪器、分析步骤、结果计 算和试验报告等要求作出相应的规定3） 适用性本标准充分考虑了目前在用散热膜的实际情况，确定了表征导热散热性能 的参数的检测情况，适应性比较广泛4） 可操作性本标准的测定方法快速、简洁、准确，测试过程简单、方便，适应各种场 合，可操作性强5）先进性在制定本标准时，参考了 GJB 2502.3-2006《航天器热控涂层试验方法 第3 部分：发射率测试》、GB/T 13464-2008《物质热稳定性的热分析试验方法》、 GB/T 10799-2008《硬质泡沫塑料开孔和闭孔体积百分率的测定》、 GB/T 22588-2008《闪光法测量热扩散系数或导热系数》有关内容，体现了标准的技术 性、科学性和先进性五、标准的整体结构本标准内容主要 6 个部分：（1）范围；（2）规范性引用文件；（3）术语和定义；（4）稳态量热计法热辐射系数；（5）激光法导热系数；（6）试验报 告六、标准的主要内容及条款解析1 ）范围对标准的适用范围作了描述，明确其适用于导热散热薄膜的测定，规定了 稳态量热计法测定热辐射系数及激光闪射法测定导热系数的方法。

2） 规范性引用文件 列出了本标准条文制定过程中引用的标准和国家安全技术规范3） 术语和定义 对适用于本文件的有关术语进行了定义，包括热辐射、导热系数、稳态量热计法热辐射系数、面内热扩散系数4个术语和定义4） 稳态量热计法热辐射系数 本部分主要对稳态量热计法热辐射系数测定中需要的试验仪器及设备、试样制备、试验步骤、结果计算作了要求和说明稳态量热计法测量原理：热量传递是一种复杂的现象，常把它分成三种基 本方式，即导热、热对流、热辐射，复杂的就是这三种基本方式不同主次的组合 结果进行热量传递测量时，将试样置于真空冷壁环境中，真空室内始终保持着高真空的状态，残留的气体极少，通过空气传导和对流的热量可以忽略不计由 于设备符合 GJB 2502.3-2006 中第 3.5.3 条的要求，热沉内表面积与试验辐射面 积之比不小于 100，所以真空罩的内表面积远大于试样自身的表面积，两者间多 次辐射的热量也可忽略不计因此，试样与冷壁之间的热量传递只有热辐射了， 试样辐射的热量由外加电功率来补偿，以使温度稳定在设定的温度下，根据式(1) 可计算出试样的热辐射系数—V1)二 RH b A(T 4 — T 4)0式中：eh—试样的热辐射系数；—斯蒂芬一波尔兹曼常数，其值为5.67x10-8, W/(m2・K4)；V1——标准电阻的端电压，V；V——主加热器的端电压，V；R——标准电阻的电阻值，Q；A 试样辐射表面积，m2；T 试样温度，K ；T0——热沉内表面平均温度，K4.1 对测定所用的试验仪器及设备进行了要求，试验仪器及设备的要求应符合 GJB 2502.3-2006 第 3.4、3.5 条的要求。

4.2 对测定试样的制备进行了要求，包括试样制备中所用基材的材质、规格 和试样制备的基本要求等信息试样的制备有两种情况，一种是散热膜自带有粘 合剂的，直接贴在铜板基材上即可，另一种是不带粘合剂的，则需要涂抹一层导 热硅脂，且做到待测试样与铜板基材之间的导热硅脂是薄薄的一层，中间无气泡 制备的试样表面应平整、光滑、无裂纹和气泡，如果有裂纹或气泡会对测定结果 造成一定的影响，因为试样不满足上述要求，就等于改变测试试样的辐射面积， 这会影响测定结果4.3 对测定的试验步骤进行了说明和要求在试样与匀热板之间涂抹一层薄的导热硅脂，是为了增强试样与匀热板之间的热传导，排除匀热板与试样之间的气泡在仪器开机后检查调试真空系统电加热系统、测温系统是否正常根据散热膜标称的使用温度，在电脑仪器控制 软件中输入相应的温度值来调节主、辅加热器的加热功率，仪器会根据输入的温 度值，自动调节主、辅加热器的加热功率在20min内，试样温度波动不大于0.1°C”这是为了保证试样处于一个热 稳定状态，从图1可以看出，主、副加热器在加热到某一设定温度时，在A、B 两处主加热器存在温度的波动，主加热器的温度在高于设定温度后逐步降低到设 定温度，副加热器是缓慢接近设定温度。

主、副加热器在达到设定温度并处于稳 定状态，需要比较长的时间为了确保主、副加热器温度处于稳定状态，试样与 匀热板的温度处于稳定状态，所以规定在20min内，温度波动不大于0.1C时， 才进行热辐射系数的测定，也是参考GJB 2502.3-2006中3.723节的相关内容得 出的结论完成这一设定温度测定后，进行下一设定温度的热辐射系数的测定， 从图 1 的 B 点可知，也需要等温度达到稳定状态后开始测定6666‘1500‘7500a)6866主加热器 副加热器«A I I I I I I I640 1500 3000 4500 6000 7500 9000时间 (s)（b）图 1 主、副加热器加热时温度变化情况4.4 对测定结果的处理和保留小数位数进行了规定，其计算公式见式（1） 所示EH即为我们需要计算的热辐射系数，无单位三为斯蒂芬一波尔兹曼常数， 其值为常数5.67x10-8，W/（m2^K4丿标准电阻的端电压V,、主加热器的端电压V、 标准电阻的电阻值R由仪器内部自动测量得到试样辐射表面积A,根据基体材 料的尺寸可知试样温度T由于主、副加热器在达到设定温度并处于稳定状态， 在20mi n内，温度波动不大于0.1°C，即此时的温度为试样温度。

热沉内表面平均 温度T0由仪器测量得到通过以上数据即可计算出试样的热辐射系数同一个试样放入仪器中，会在设定温度处测量三次本试样的热辐射系数，在 下一温度点测三次热辐射系数，如表1中所示根据表1中的数据得出某散热膜 的热辐射系数为0.60表 1 散热膜测试数据种类第一设定温度 （C）热辐射 系数第二设定温度 （C）热辐射 系数热辐射系数 均值平均值A650.582700.62。