GB/T 46773-2025 超薄陶瓷基片导热系数试验方法 闪光法

　　ICS 81.060.30 CCS Q 30

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46773—2025

　　超薄陶瓷基片导热系数试验方法

　　闪光法

　　Determination of the thermal conductivity of ultra⁃thin ceramic substrates—

　　Flash method

　　2025⁃12 ⁃02 发布 2026⁃07⁃01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46773—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 原理 1

　　5 热扩散系数的测量 2

　　6 比热容的测量 4

　　7 体积密度的测量 4

　　8 结果计算 4

　　9 试验报告 4

　　附录 A(资料性) 一种 Si3N4 陶瓷基片导热系数的测试示例 6

　　参考文献 7

　　Ⅰ

　　GB/T 46773—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1.1—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 。

　　本文件由中国建筑材料联合会提出 。

　　本文件由全国工业陶瓷标准化技术委员会(SAC/TC 194)归口 。

　　本文件起草单位：浙江多面体新材料有限公司 、中国科学院上海硅酸盐研究所 、浙江德汇电子陶瓷有限公司 、深圳市数聚天源人工智能有限公司 、香港半导体材料研究院有限公司 。

　　本文件主要起草人：张景贤、陶冶、杨莉萍、段于森、罗朝华、李博闻、吴炜炜、李晓罕、黄世东、徐子君、王新文 、王屹强 、汤文昱 、蒋伟鑫 、刘深 、王玲 、柯瑞林 。

　　Ⅲ

　　GB/T 46773—2025

　　超薄陶瓷基片导热系数试验方法

　　闪光法

　　1 范围

　　本文件描述了用闪光法测试高导热陶瓷基片室温到 300 ℃导热系数的试验方法 。

　　本文件适用于厚度在 0.1 mm~ 1 mm 、室温导热系数在 50 W/(m·K)~2 000 W/(m·K)的均质高导热陶瓷基片材料 。

　　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/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

　　GB/T 22588—2008 闪光法测量热扩散系数或导热系数

　　GB/T 25995 精细陶瓷密度和显气孔率试验方法

　　GB/T 39862—2021 高热导率陶瓷导热系数的检测

　　3 术语和定义

　　GB/T 22588—2008 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3.1

　　陶瓷基片 ceramic substrate

　　可在其表面印制导体图形 、膜元件或粘贴电子元器件的一种片状陶瓷支撑物 。

　　注：简称基片 。

　　[来源：GB/T 14619—2013，3.1，有修改]

　　4 原理

　　在一定的设定温度下 ，样品受高强度 、短时能量脉冲辐射 ，受光面吸收脉冲能量使背面温度升高 ，记录样品背面温度的变化曲线(如图 1 所示)。 根据样品厚度和背面温度达到最大值的某一百分率(通常取 50%)所需时间计算出样品的热扩散系数 。根据样品的热扩散系数 、体积密度和比热容 ，计算出样品的导热系数 。

　　1

　　GB/T 46773—2025

　　标引符号说明：

　　ΔT ——样品背面温度变化;

　　t ——时间 。

　　图 1 样品背面温度随时间变化曲线

　　5 热扩散系数的测量

　　5.1 试验设备

　　试验设备的基本构成见图 2，包括闪光源 、加热炉 、样品支架 、背面温度探测器和信号采集与处理系统，技术要求应符合 GB/T 22588—2008 中第 7 章的规定 。

　　标引说明：

　　1——闪光源 ; 10 ——紧固螺丝;

　　2——加热炉 ; 11 ——样品;

　　3——样品支架 ; l ——样品长度;

　　4——背面温度探测器 ; y ——样品宽度;

　　5——样品热电偶 ; w ——样品厚度;

　　6——温度控制器 ; L ——夹具内部长度;

　　7——信号采集与处理系统 ; Y ——夹具内部宽度(随紧固滑块的移动而变化);

　　8——样品托 ; d ——样品托底部平台宽度 。

　　9——紧固滑块;

　　图 2 闪光法试验设备及夹具示意图

　　2

　　GB/T 46773—2025

　　5.2 夹具

　　夹具用来装载和紧固样品，如图 2 所示，要求如下：

　　a) 夹具主要由样品托 、紧固滑块 、紧固螺丝组成 ，紧固滑块可随着紧固螺丝的移动前后移动 ，保证样品不松动，样品托底部平台可放置样品，保持底面平行;

　　b) 夹具材质不应与样品及样品支架发生化学反应，可使用不锈钢制成;

　　c) 夹具的外形尺寸取决于所使用设备的样品支架，内部尺寸见图 2。

　　5.3 样品制备

　　样品制备过程如图3所示，要求如下：

　　a) 先通过机械加工或激光切割等方法制成长度 、宽度一致的陶瓷条(加工数量 m 依据制备完成后的样品宽度 y 与陶瓷基片厚度估算);

　　b) 陶瓷条长度 l 推荐尺寸为(13±0 .1 ) mm，陶 瓷 条 宽 度 w 推 荐 尺 寸 为 2 mm~4 mm，且 w 偏差小于 0.01 mm，长边切割面加工平整，长边切割面加工后粗糙度小于 0.8 μm;

　　c) 测 量 陶 瓷 条 宽 度 w，精 确 至 0.001 mm，至 少 选 择 三 个 不 同 的 陶 瓷 条 进 行 测 量 ，取 其 算 术 平均值;

　　d) 将加工完成的陶瓷条排列整齐装入夹具;

　　e) 使用扭力螺丝刀对样品进行紧固，施加扭矩值范围(0 .5±0 .1) N ·m;

　　f) 拼接完成后的样品不松动且表面平整 ，拼接后样品宽度 y 与长度 l 尺寸接近 ，陶瓷条宽度 w即为拼接后的样品厚度 。

　　标引说明：

　　1 ——陶瓷基片 ; l ——样品长度(即陶瓷条长度);

　　2 ——加工陶瓷条 ; w ——样品厚度(即陶瓷条宽度);

　　3 ——翻转 90° ; y ——样品宽度;

　　4 ——拼接陶瓷条 ; m ——陶瓷条加工数量 。

　　5 ——制备完成的样品;

　　图 3 样品制备过程示意图

　　5.4 试验步骤

　　按照 GB/T 22588—2008 中第 10 章规定的方法，样品在每个测试温度下测量三次热扩散系数 。

　　3

　　GB/T 46773—2025

　　6 比热容的测量

　　比热容(Cp)按照 GB/T 39862—2021 中第 6 章规定的方法进行测试 。

　　7 体积密度的测量

　　体积密度(ρ )按照 GB/T 25995 规定的方法进行测试 。

　　8 结果计算

　　8.1 导热系数计算

　　根据公式(1)计算样品的导热系数(λ),结果按照 GB/T 8170 进行数值修约，结果保留一位小数 。

　　λ = α.Cp. ρ …………………………( 1 )

　　式中：

　　λ ——导热系数，单位为瓦每米开[W/(m·K)];

　　α ——热扩散系数，单位为平方米每秒(m2 /s);

　　Cp ——比热容，单位为焦每千克开[J/(kg·K)];

　　ρ ——体积密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。

　　注：在试验温度范围内，样品的密度近似视为与室温条件下保持不变 。

　　8.2 导热系数的平均值和标准偏差

　　在对应温度下，导热系数的平均值 λ 和标准偏差 s 分别按照公式(2)和公式(3)计算：

　　( 2 )

　　s ( 3 )

　　λ ——导热系数的平均值，单位为瓦每米开[W/(m·K)];

　　λi ——按公式(1)计算得到对应温度下的第 i 个导热系数，单位为瓦每米开[W/(m·K)];

　　n ——测试的次数;

　　s ——导热系数的标准偏差，单位为瓦每米开[W/(m·K)]。

　　注：一种 Si3N4 陶瓷基片导热系数的测试示例见附录 A。

　　式中：

　　9 试验报告

　　试验报告应包含但不限于以下内容：

　　a) 本文件的编号;

　　b) 样品说明，包括陶瓷基片的厚度 、拼接完成后的样品长度 、宽度 、厚度;

　　c) 设备信息，包括所用仪器的制造厂家 、型号;

　　d) 试验结果 ，包括测试温度 、导热系数的平均值和标准偏差 ，以及比热容 、体积密度的测试值和

　　4

　　GB/T 46773—2025

　　测试标准;

　　e) 试验日期;

　　f) 与测试及其结果相关的备注 。

　　5

　　GB/T 46773—2025

　　附 录 A

　　(资料性)

　　一种 Si3N4 陶瓷基片导热系数的测试示例

　　表 A .1 为尺寸 138 mm× 190.5 mm×0 .32 mm 的 Si3N4 陶瓷基片，采用本文件给出的试验方法得到的导热系数测试结果 。

　　表 A.1 Si3N4 陶瓷基片导热系数测试结果

　　样 品 信 息

　　样品名称

　　Si3N4 陶瓷基片

　　陶瓷基片厚度

　　mm

　　0.32

　　加工陶瓷条尺寸与数量

　　13.0 mm×3 .5 mm×0 .32 mm，40 片

　　陶瓷条宽度

　　mm

　　陶瓷条 1

　　陶瓷条 2

　　陶瓷条 3

　　平均值

　　3.488

　　3.490

　　3.495

　　3.491

　　制备完成后样品尺寸

　　mm

　　13.0×12.8×3.491

　　导 热 系 数 测 试

　　测试温度℃

　　测试次数

　　热扩散系数m2/s

　　比热容 J/(kg·K)

　　体积密度kg/m3

　　导热系数W/(m·K)

　　平均值 W/(m·K)

　　标准偏差W/(m·K)

　　25

　　1

　　37.51×10-6

　　694

　　3 250

　　84.6

　　84.8

　　0.12

　　2

　　37.64×10-6

　　84.9

　　3

　　37.60×10-6

　　84.8

　　100

　　1

　　26.25×10-6

　　728

　　3 250

　　62.1

　　62.1

　　0.16

　　2

　　26.33×10-6

　　62.3

　　3

　　26.16×10-6

　　61.9

　　200

　　1

　　18.39×10-6

　　798

　　3 250

　　47.7

　　47.9

　　0.16

　　2

　　18.55×10-6

　　48.1

　　3

　　18.47×10-6

　　47.9

　　6

　　GB/T 46773—2025

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 14619—2013 厚膜集成电路用氧化铝陶瓷基片

　　7