| 標(biāo)準(zhǔn)號(hào) | ASTM D5470-17 |
| 中文名稱(chēng) | 熱傳導(dǎo)固體電絕緣薄材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法 |
| 英文名稱(chēng) | Standard Test Method for Thermal Transmission Properties ofThermally Conductive Electrical Insulation Materials |
| 發(fā)布日期 | 2017-11-01 |
| 當(dāng)前狀態(tài) | 歷史版本（已被 ASTM D5470-17(2024) 替代）-3 |
| Zui新版本 | ASTM D5470-17(2024) -1 |
| 總頁(yè)數(shù) | 6頁(yè) -1-3-9 |
| 技術(shù)委員會(huì) | ASTM D09.01（電氣絕緣產(chǎn)品分技術(shù)委員會(huì)）-10 |
| 發(fā)布單位 | 美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM International） |
| 適用范圍 | 從液態(tài)化合物到硬固體材料的導(dǎo)熱電絕緣材料的熱阻抗測(cè)量和表觀導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算 -1-2 |
| ICS分類(lèi)號(hào) | 29.035.01（絕緣材料綜合）-3-5 |
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是獲得CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。本中心依據(jù)ASTMD5470-17《熱傳導(dǎo)固體電絕緣薄材料熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)，提供各類(lèi)導(dǎo)熱絕緣材料的熱阻抗及表觀導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)服務(wù)，出具國(guó)際互認(rèn)的檢測(cè)報(bào)告。
在電子電氣領(lǐng)域，隨著設(shè)備功率密度不斷提高，熱管理成為關(guān)鍵挑戰(zhàn)。導(dǎo)熱絕緣材料在散熱系統(tǒng)中扮演重要角色，準(zhǔn)確測(cè)量其熱傳輸性能對(duì)材料選擇、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和可靠性評(píng)估至關(guān)重要-5。本標(biāo)準(zhǔn)特別適用于測(cè)量那些太薄或機(jī)械穩(wěn)定性不足而無(wú)法在試樣中放置溫度傳感器的樣品-2。
適用材料典型產(chǎn)品| I型（粘性液體） | 導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏、相變材料 -2 |
| II型（粘彈性固體） | 導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱墊片、軟/硬橡膠 -2 |
| III型（彈性固體） | 陶瓷基片、金屬基復(fù)合材料、導(dǎo)熱塑料 -2 |
| 導(dǎo)熱絕緣材料 | 導(dǎo)熱硅膠片、導(dǎo)熱絕緣墊、導(dǎo)熱絕緣膜 |
| 電子封裝材料 | LED散熱基板、功率模塊絕緣層 |
| 熱界面材料 | TIM材料、相變導(dǎo)熱片 |
試驗(yàn)原理：在兩個(gè)平行等溫表面之間放置均勻厚度的測(cè)試樣品，通過(guò)溫度差在樣品中產(chǎn)生熱流。熱流垂直于測(cè)試表面且在表面均勻分布，無(wú)橫向熱擴(kuò)散。通過(guò)測(cè)量熱流速率、樣品厚度及表面溫差，計(jì)算熱阻抗和表觀導(dǎo)熱系數(shù)-5。
核心概念定義：
術(shù)語(yǔ)定義| 熱阻抗（Thermal Impedance） | 在穩(wěn)態(tài)條件下，單位面積上的溫差與通過(guò)該面積的熱流之比，單位K·m2/W -5 |
| 表觀導(dǎo)熱系數(shù)（Apparent Thermal Conductivity） | 考慮到非均質(zhì)材料的特性，用于確定均質(zhì)和非均質(zhì)材料的熱傳輸性能 -1-2 |
| 界面熱阻（Interfacial Thermal Resistance） | 試樣與測(cè)試表面之間的接觸熱阻，可通過(guò)多厚度測(cè)試法分離 -2 |
關(guān)鍵測(cè)量參數(shù) -5：
熱計(jì)量棒溫度T?、T?（熱端）
熱計(jì)量棒溫度T?、T?（冷端）
測(cè)試表面積A
樣品厚度d
四、核心技術(shù)參數(shù)檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)依據(jù)| 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量范圍 | 0.1～20 W/(m·K) -8 | ASTM D5470 |
| 測(cè)量精度 | ±3% -8 | ASTM D5470 |
| 熱阻抗測(cè)量范圍 | 根據(jù)材料特性確定 | ASTM D5470 |
| 試樣厚度 | 按材料類(lèi)型控制，薄至0.1mm | ASTM D5470 |
| 測(cè)試表面光潔度 | ≤0.4 μm -5 | ASTM D5470 |
| 表面平行度 | ≤5 μm -5 | ASTM D5470 |
| 溫度穩(wěn)定性 | ±0.2℃（計(jì)量棒）-5 | ASTM D5470 |
| 防護(hù)加熱器溫差控制 | ≤±0.2K -5 | ASTM D5470 |
| 接觸壓力范圍 | I型：壓力不關(guān)鍵 II型：0.069～3.4MPa III型：0.69～3.4MPa -5 | ASTM D5470 |
| 計(jì)量棒導(dǎo)熱系數(shù) | ≥50 W/(m·K) -5 | ASTM D5470 |
| 穩(wěn)態(tài)判定 | 5分鐘內(nèi)熱阻抗變化＜1%，或5分鐘間隔兩組溫度讀數(shù)差異＜±0.1℃ -5 | ASTM D5470 |
| 測(cè)試時(shí)間 | 120～180分鐘（常規(guī)） | ASTM D5470 |
主要檢測(cè)設(shè)備 -5-8：
導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀（符合ASTM D5470標(biāo)準(zhǔn)）
高精度測(cè)溫系統(tǒng)（熱電偶或鉑電阻）
熱流計(jì)量棒（導(dǎo)熱系數(shù)≥50W/(m·K)）
厚度測(cè)量裝置（精度±0.1μm）
壓力控制系統(tǒng)（線(xiàn)性執(zhí)行器/氣動(dòng)/液壓）
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（三通道同步采樣）
五、材料分類(lèi)與測(cè)試要求 -2-5材料類(lèi)型特性描述厚度控制方法測(cè)試壓力范圍典型材料| I型（粘性液體） | 無(wú)限變形，無(wú)彈性恢復(fù) | 墊片或機(jī)械擋塊控制 | 壓力不關(guān)鍵 | 導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏、相變材料 |
| II型（粘彈性固體） | 有限變形，顯著彈性 | 5%壓縮變形控制 | 0.069～3.4MPa | 導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱墊片、軟硬橡膠 |
| III型（彈性固體） | 可忽略變形 | D374方法C測(cè)量厚度 | 0.69～3.4MPa | 陶瓷、金屬、導(dǎo)熱塑料 |
| 1. 樣品準(zhǔn)備 | 確定樣品厚度，確保測(cè)試表面清潔，避免使用與樣品反應(yīng)或造成污染的溶劑 | 厚度按類(lèi)型控制 |
| 2. 樣品裝載 | 將樣品放置于冷熱板之間，確保接觸良好 | 面積匹配 |
| 3. 測(cè)試堆閉合 | 施加規(guī)定壓力，確保壓力方向垂直于測(cè)試表面 | 按類(lèi)型選擇壓力 |
| 4. 溫度平衡 | 加熱至設(shè)定溫度，等待熱流穩(wěn)定 | 溫度穩(wěn)定性±0.2℃ |
| 5. 穩(wěn)態(tài)判定 | 5分鐘內(nèi)熱阻抗變化＜1%，或5分鐘間隔溫度差異＜±0.1℃ | 連續(xù)監(jiān)測(cè) |
| 6. 數(shù)據(jù)采集 | 記錄熱流、溫度差和樣品厚度 | 多點(diǎn)測(cè)量取平均值 |
| 7. 結(jié)果計(jì)算 | 計(jì)算熱阻抗和表觀導(dǎo)熱系數(shù) | 公式見(jiàn)6.2 |
| 熱流速率Q | Q=(Q??+Q??)/2（計(jì)量棒法） Q=V×I（電功率法） | 熱流測(cè)量方式不同 |
| 熱表面溫度T_H | T_H=T?-(d_B/d_A)×(T?-T?) | 通過(guò)計(jì)量棒溫度外推 |
| 冷表面溫度T_C | T_C=T?+(d_D/d_C)×(T?-T?) | 通過(guò)計(jì)量棒溫度外推 |
| 熱阻抗θ | θ=(A/Q)×(T_H-T_C) | 單位K·m2/W |
| 表觀導(dǎo)熱系數(shù)λ_app | λ_app = 1/斜率（熱阻抗-厚度曲線(xiàn)） | 通過(guò)多厚度測(cè)試法消除界面熱阻 |
測(cè)量不同厚度樣品的熱阻抗，繪制熱阻抗與厚度的關(guān)系曲線(xiàn)。所得直線(xiàn)的斜率倒數(shù)即為表觀導(dǎo)熱系數(shù)，零厚度截距為兩個(gè)表面的界面熱阻之和。
七、精度數(shù)據(jù) -5材料標(biāo)識(shí)平均導(dǎo)熱系數(shù)(W/m·K)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)驗(yàn)室間標(biāo)準(zhǔn)偏差重復(fù)性限再現(xiàn)性限| 材料B | 0.923 | 0.0383 | 0.163 | 0.107 | 0.456 |
| 材料E | 1.245 | 0.0834 | 0.175 | 0.234 | 0.491 |
| 材料C | 1.311 | 0.0423 | 0.192 | 0.119 | 0.536 |
| 材料A | 2.732 | 0.2010 | 0.311 | 0.563 | 0.872 |
| 材料D | 5.445 | 0.5691 | 0.711 | 1.594 | 1.991 |
精度說(shuō)明：不同實(shí)驗(yàn)室對(duì)同一材料測(cè)量的導(dǎo)熱系數(shù)值預(yù)計(jì)在全部實(shí)驗(yàn)室平均值的18%以?xún)?nèi)。目前該測(cè)試方法的偏差仍在研究中，需要合適的參考材料進(jìn)行驗(yàn)證-5。
八、應(yīng)用領(lǐng)域導(dǎo)熱絕緣材料熱性能檢測(cè)廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
應(yīng)用領(lǐng)域檢測(cè)目的典型產(chǎn)品| 功率半導(dǎo)體 | 評(píng)估IGBT模塊、MOSFET的散熱性能 | 導(dǎo)熱絕緣墊、導(dǎo)熱硅脂 |
| LED照明 | 控制LED散熱基板的導(dǎo)熱性能 | 導(dǎo)熱絕緣膜、陶瓷基板 |
| 新能源汽車(chē) | 保證動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)效率 | 導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱墊片 |
| 航空航天 | 評(píng)估電子設(shè)備在極端溫度下的熱管理 | 高導(dǎo)熱復(fù)合材料 |
| 5G通信 | 控制基站設(shè)備的散熱性能 | 導(dǎo)熱相變材料、導(dǎo)熱硅膠片 |
| 消費(fèi)電子 | 保證智能手機(jī)、平板電腦的散熱效果 | 導(dǎo)熱石墨片、導(dǎo)熱硅脂 |
| 工業(yè)電源 | 評(píng)估電源模塊的熱管理材料 | 導(dǎo)熱絕緣片、導(dǎo)熱灌封膠 |
| 產(chǎn)品質(zhì)量控制 | 監(jiān)控批次一致性，驗(yàn)證配方效果 | 各類(lèi)導(dǎo)熱絕緣材料 |
A：ASTMD5470-17已于2024年12月被重新批準(zhǔn)確認(rèn)，Zui新版本為ASTMD5470-17(2024)-1。本中心可提供Zui新版標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試服務(wù)，客戶(hù)可根據(jù)需求選擇適用版本。
Q2：本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 10294、GB/T 3399有什么區(qū)別？A：GB/T10294-2008和GB/T3399-1982主要適用于絕熱材料和通用塑料的導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定，采用護(hù)熱平板法；而ASTMD5470專(zhuān)門(mén)針對(duì)導(dǎo)熱絕緣材料，特別適用于薄層材料（厚度可低至0.1mm），并且可以分離界面熱阻，通過(guò)多厚度測(cè)試法準(zhǔn)確計(jì)算材料本身的表觀導(dǎo)熱系數(shù)-2-5。本標(biāo)準(zhǔn)是電子電氣行業(yè)熱界面材料（TIM）測(cè)試的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
Q3：為什么需要使用“表觀導(dǎo)熱系數(shù)”而非“導(dǎo)熱系數(shù)”？A：熱傳導(dǎo)電絕緣材料通常是非均質(zhì)的，術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)熱系數(shù)”只適用于均質(zhì)材料。為避免混淆，本標(biāo)準(zhǔn)使用“表觀導(dǎo)熱系數(shù)”來(lái)確定均質(zhì)和非均質(zhì)材料的熱傳輸性能-1-2。
Q4：如何準(zhǔn)確測(cè)定材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)而不受界面熱阻影響？A：通過(guò)測(cè)量不同厚度樣品的熱阻抗，繪制熱阻抗與厚度的關(guān)系曲線(xiàn)。曲線(xiàn)斜率的倒數(shù)即為表觀導(dǎo)熱系數(shù)，零厚度截距為界面熱阻之和。這樣可以有效排除界面熱阻的影響，準(zhǔn)確測(cè)定材料本身的導(dǎo)熱性能-2-5。
Q5：測(cè)試結(jié)果受哪些因素影響？A：主要影響因素包括：①測(cè)試表面光潔度和平行度；②接觸壓力控制；③溫度穩(wěn)定性；④樣品厚度測(cè)量精度；⑤界面熱阻的大??；⑥樣品代表性（特別是各向異性材料）。本中心嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)控制各項(xiàng)參數(shù)，確保結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
Q6：剛性試樣（III型）如何減少界面熱阻？A：可以通過(guò)在剛性試樣測(cè)試表面涂抹導(dǎo)熱硅脂或?qū)嵊蛠?lái)減少接觸熱阻-2。
Q7：本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍有哪些限制？A：本標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的熱阻抗基于理想化的熱流模式，在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下并不存在這種均勻、平行的熱傳導(dǎo)條件，因此測(cè)試結(jié)果需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行合理解釋和應(yīng)用-2。
十、為什么選擇我們？資質(zhì)：CMA/CNAS雙資質(zhì)認(rèn)可，檢測(cè)報(bào)告國(guó)際互認(rèn)，可用于國(guó)際項(xiàng)目招投標(biāo)、材料認(rèn)證、質(zhì)量仲裁
標(biāo)準(zhǔn)靈活：可同時(shí)提供ASTMD5470-17（歷史版）和ASTM D5470-17(2024)（Zui新版）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)，滿(mǎn)足不同客戶(hù)需求
設(shè)備先進(jìn)：配備符合ASTMD5470標(biāo)準(zhǔn)的高精度導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀，溫度穩(wěn)定性±0.2℃，測(cè)試表面光潔度≤0.4μm
專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)：長(zhǎng)期從事導(dǎo)熱絕緣材料熱性能測(cè)試研究，熟悉各類(lèi)TIM材料的導(dǎo)熱特性
標(biāo)準(zhǔn)理解：深刻理解ASTMD5470與GB/T 10294、GB/T 3399等技術(shù)差異，可協(xié)助客戶(hù)選擇合適的測(cè)試方法
界面分離技術(shù)：采用多厚度測(cè)試法，準(zhǔn)確分離界面熱阻，提供材料本身導(dǎo)熱性能數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)可靠：嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行溫度校準(zhǔn)、壓力控制和穩(wěn)態(tài)判定，確保結(jié)果準(zhǔn)確
一站式服務(wù)：從樣品準(zhǔn)備指導(dǎo)到報(bào)告出具，流程完整無(wú)外包
十一、送樣要求項(xiàng)目要求| 樣品類(lèi)型 | I型（粘性液體）：導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱膏、相變材料 II型（粘彈性固體）：導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱凝膠、橡膠 III型（彈性固體）：陶瓷、金屬、導(dǎo)熱塑料 |
| 樣品尺寸 | ≥30mm×30mm（與儀器匹配），面積應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)試要求 |
| 樣品厚度 | I型：墊片或擋塊控制 II型：需提供不同厚度樣品用于界面熱阻分離 III型：按D374方法C測(cè)量 |
| 樣品數(shù)量 | 每組至少3個(gè)不同厚度（建議5個(gè)），用于繪制熱阻抗-厚度曲線(xiàn) |
| 樣品狀態(tài) | 表面清潔、無(wú)污染、無(wú)劃痕 |
| 材料信息 | 提供材料類(lèi)型、牌號(hào)、生產(chǎn)日期、是否各向異性 |
| 測(cè)試壓力 | 如需特定壓力條件，請(qǐng)明確要求 |
| 檢測(cè)周期 | 10-15個(gè)工作日出具報(bào)告 |
化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心
如需咨詢(xún)或送檢，歡迎聯(lián)系本中心技術(shù)團(tuán)隊(duì)。我們將根據(jù)您的材料特性和應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的熱傳導(dǎo)性能測(cè)試方案。
溫馨提示：ASTMD5470-17已于2024年12月更新為ASTM D5470-17(2024)-1。本中心可提供Zui新版標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試服務(wù)，也可按客戶(hù)要求提供歷史版本。本標(biāo)準(zhǔn)是電子電氣行業(yè)熱界面材料（TIM）測(cè)試的黃金標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試數(shù)據(jù)廣泛用于功率半導(dǎo)體、LED照明、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域。如需了解不同版本的差異或選擇Zui合適的測(cè)試方案，歡迎來(lái)電咨詢(xún)！
導(dǎo)熱絕緣材料 , ASTM , D5470-17 , 熱阻抗測(cè)定 , 表觀導(dǎo)熱系數(shù) , 熱傳導(dǎo)性能測(cè)試
合成材料老化檢測(cè)，汽車(chē)塑料耐候性試驗(yàn)，復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試，電氣絕緣材料耐熱評(píng)定，高分子材料防老化研究
材料科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā);初級(jí)形態(tài)塑料及合成樹(shù)脂制造（監(jiān)控化學(xué)品、危險(xiǎn)化學(xué)品除外）;化學(xué)試劑和助劑制造（監(jiān)控化學(xué)品、危險(xiǎn)化學(xué)品除外）;林產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品制造（監(jiān)控化學(xué)品、危險(xiǎn)化學(xué)品除外）;其他合成材料制造（監(jiān)控化學(xué)品、危險(xiǎn)化學(xué)品除外）;其他日用化學(xué)產(chǎn)品制造（監(jiān)控化學(xué)品、危險(xiǎn)化學(xué)品除外）;電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備制造;儀器儀表批發(fā);貨物進(jìn)出口（專(zhuān)營(yíng)專(zhuān)控商品除外）;技術(shù)進(jìn)出口;
中化廣州院（原化工部廣州合成材料研究院，原化工部老化所）是世界500強(qiáng)中國(guó)中化控股有限責(zé)任公司化工事業(yè)部旗下的科技創(chuàng)新型企業(yè)，是高新技術(shù)企業(yè)，廣東省首批新型研發(fā)機(jī)構(gòu)和廣州市首批創(chuàng)新試點(diǎn)企業(yè)。 公司擁有業(yè)內(nèi)的技術(shù)資源和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，中職稱(chēng)以上專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才占比50%，在材料老化研究方面擁有超過(guò)50年的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累。擁有60余間各類(lèi)功能實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室面積12000平方，各類(lèi)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)儀器超過(guò)300臺(tái)套。公司在廣東省、新疆吐魯番兩...