高導熱5W/m·K低熱阻的導熱硅脂

導語：隨著電子設備的性能和功能的提高，每個設備產生的熱量增加，熱量有效地散發、消散和冷卻熱量很重要。對于5G智能手機和AR/VR設備等高性能移動產品，由于采用高性能IC和追求減輕重量的高度集成設計，導致散熱部件的安裝空間受到限制，因此利用高導熱墊片和導熱凝膠等TIM材料來更好地散熱。

TIM熱管理材料分類の紹介概述

熱管理，包括熱的傳導、分散、存儲與轉換，正在成為一門新興的橫跨物理、電子和材料等的交叉學科，在電子、電池、汽車等行業都有特定的概念和含義，其中的熱管理材料發揮了舉足輕重的作用，與其它控制單元協同運作保證了工作系統正常運行在適當的溫度。

伴隨著5G、大數據、人工智能、物聯網、工業4.0、國家重大戰略需求等領域的技術發展，電子器件功率密度持續攀高，更急需高效的熱管理材料和方案來保證產品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持續穩定性。熱管理材料是熱管理系統的物質基礎，而成分、結構及加工工藝對熱管理材料的核心技術指標熱傳導率有重大影響。

圖1 電子設備熱管理系統

二

TIM熱管理材料

2-1 熱界面材料（Thermal Interface Material, TIM）

選擇理想的熱界面材料需要關注如下因素：

1）熱導率：熱界面材料的體熱導率決定了它在界面間傳遞熱量的能力，減少熱界面材料本身的熱阻；

2）熱阻：理想情況下應盡可能低，以保持設備低于其工作溫度；

3）導電性：通常是基于聚合物或聚合物填充的不導電材料；

4）相變溫度：固體向液體轉變，界面材料填充空隙，保證所有空氣被排出的溫度；

5）粘度：相變溫度以上的相變材料粘度應足夠高，以防止在垂直方向放置時界面材料流動滴漏；

6）工作溫度范圍：必須適應應用環境；

7）壓力：夾緊產生的安裝壓力可以顯著改善TIM的性能，使其與表面的一致性達到最小的接觸電阻；

8）排氣：當材料暴露在高溫和/或低氣壓下時，這種現象是揮發性氣體的釋放壓力；

9）表面光潔度：填充顆粒影響著界面的壓實和潤濕程度，需要更好地填補了不規則表面的大空隙；

10）易于應用：容易控制材料應用的量；

11）材料的機械性能：處于膏狀或液態易于分配和打??；

12）長期的穩定性和可靠性：需要在設備的整個壽命周期內始終如一地執行（如微處理器7-10年，航空電子設備和電信設備的壽命預計為數十年）；13）成本：針對不同應用，在性能、成本和可制造性等因素進行綜合權衡。

2-1-1 熱油脂（Thermal Greases）

通常由兩種主要成分組成，即聚合物基和陶瓷或金屬填料。硅樹脂因其良好的熱穩定性、潤濕性和低彈性模量而被廣泛應用，陶瓷填料主要使用如氧化鋁、氮化鋁、氧化鋅、二氧化硅和鈹的氧化物等，常用的金屬填料如銀和鋁。將基礎材料和填料混合成可用于配合表面的糊狀物，當應用在“粗糙”的表面被壓在一起時，油脂會流進所有的空隙中以去除間隙空氣。2-1-2 相變材料（Phase Change Materials, PCM）PCM傳統上是低溫熱塑性膠黏劑，通常在50-80°C范圍內熔化，并具有多種配置，以增強其導熱性；基于低熔點合金和形狀記憶合金的全金屬相變材料已經有研究發展。相變材料通常設計為熔點低于電子元件的最高工作溫度。熱墊（Thermal Pads）熱墊的關鍵是它們改變物理特性的能力。在室溫下，它們是堅固的，容易處理，當電子元件達到其工作溫度時，相變材料變軟，隨著夾緊壓力，它最終開始像油脂一樣流入接頭的空隙中，該材料填補了空氣間隙和空隙，改善了組件和散熱器之間的熱流。相比于油脂材料熱墊不受泵出效應和干問題困擾。低熔點合金（Low Melting Alloys, LMAs）基于低熔點合金（或稱為液態金屬）的相變熱界面材料，需要在低于電子元件工作溫度的液態狀態下才能流入所有的表面邊緣。低熔點合金具有優異的導熱、導電性，而且性質穩定、常溫下不與水反應，不易揮發、安全無毒。通過不同的配方可實現不同熔點、不同粘度、不同熱導率/電導率，以及不同物理形態的液態金屬材料。鉍、銦、鎵和錫基合金（如鎵鋁合金、鎵鉍合金、鎵錫合金、鎵銦合金）是最常用的合金，通常不使用有毒性和環境問題的鎘、鉛和汞基合金。形狀記憶合金（Shape Memory Alloys, SMA）將一種或多種形狀記憶合金顆粒分散在熱油脂中，并在設備工作溫度下應用于熱源和散熱器之間的界面，研究表明形狀記憶合金增強了電子器件與散熱器之間的熱接觸。在電子器件使用過程中，溫度的升高使形狀記憶合金由低溫馬氏體相變為高溫奧氏體相變。片狀剝離粘土（Exfoliated Clay）將一種或多種聚合物、導熱填料和剝離粘土材料組成一種相變材料，在粘土剝離成熱界面材料的過程中，粘土顆粒彌散成長徑比大于200且表面積大的片狀結構。由于高長徑比，只需要少量顆粒小于10wt%的粘土顆粒就能顯著提高TIM的熱性能；也有人認為，這些粒子減緩了氧氣和水通過界面材料的擴散和減慢了揮發性組件的釋放速度，從而減少了泵出和干出，提高了TIM的可靠性和性能。熔絲/不熔的填料（Fusible/Non-Fusible Fillers）將硅樹脂等聚合物與可熔性填料（如焊料粉末）結合而成的混合物TIM，在固化過程中，焊料顆?；亓魅诤显谝黄鹦纬筛邔峋W絡結構。還可以在相變材料中添加難熔填料，以形成易熔和難熔填料的混合物，從而增強TIM的機械性能。當熱通過滲透（即點對點的顆粒接觸）傳導時，不可熔顆粒也會增加基體的熱導率。測試的非易熔顆粒填料材料包括氧化鋅、鋁、氮化硼、銀、石墨、碳纖維、金剛石和金屬涂層填料，如金屬涂層碳纖維或金屬涂層金剛石，在熱界面材料中，推薦易熔填料比例為60-90wt%和非易熔填料比例為5-50wt%。2-1-3熱傳導彈性體（Thermally Conductive Elastomers）熱傳導彈性體（或稱為凝膠，Gels）通常由填充有熱傳導陶瓷顆粒的硅彈性體組成，可以用編織玻璃纖維或電介質膜等增強機械強度。彈性體通常用于需要電絕緣的設備中，彈性材料的TIMs不像油脂可自由流動，為了符合表面的不規則性，需要足夠的壓縮載荷來變形。在低壓力下，彈性體不能填充表面之間的空隙，熱界面電阻高；隨著壓力的增加，彈性體填充了更多的微觀空隙，熱阻減小。若組裝完成，就需要永久性的機械緊固件來保持連接，所獲得的熱阻取決于厚度、夾緊壓力和體積導熱系數。2-1-4 碳基熱界面材料（Carbon Based TIMS）碳纖維/納米纖維（Carbon Fibre/Nano-Fibre）通過精密切割連續的高導熱碳纖維束和靜電植絨纖維排列在基材上，并用一層薄薄的未固化粘合劑固定形成一個天鵝絨一樣的結構?；陌ń饘俨?、聚合物和帶有粘合劑的碳片，如硅樹脂、環氧樹脂和陶瓷粘合劑纖維，它們可以獨立彎曲以跨越局部間隙，同時需要較低的接觸壓力以確保每根纖維都能接觸兩個表面。石墨片（Graphite Flakes）把蠕蟲石墨在沒有粘合劑的情況下壓縮在一起，形成一個有粘性的高純度石墨薄片，這些柔性材料最初是用于流體密封的墊片（如內燃機的封頭墊片），由于石墨片材料具有天然的多孔性，將其浸漬礦物油或合成油等聚合物可用于開發特定等級的高性能柔性石墨片用于TIM應用。碳納米管（Carbon Nanotubes）結合碳納米管結構及導熱特性，它在熱管理技術中潛在的應用方向主要包括：(1) 將碳納米管作為添加劑改善各種聚合物基體內的熱傳遞網絡結構，進而發展高性能導熱樹脂、電子填料或黏合劑；(2) 構建自支撐碳納米管薄膜結構, 通過調制碳納米管取向分布實現不同方向的傳熱；(3) 發展碳納米管豎直陣列結構，通過管間填充、兩端復合實現熱量沿著碳納米管高熱導率的軸向方向傳輸，以期為兩個界面間熱的輸運提供了有效的通道開發高性能[3]。最常見的基于碳納米管TIMs主要分為三類，按照制造復雜性的順序排列如下：碳納米管和碳納米管與金屬顆粒在聚合物基體中的均勻混合，碳納米管在襯底上的垂直排列生長，以及在芯片和熱分布器之間的兩面排列生長。在碳納米管TIMs中，碳納米管各向異性的結構物性特點及與其它材料接觸界面熱阻過大的問題是需要研究者們重點關注研究的方向。電子裝置的總熱阻通常包括裝置本身對環境的熱耗散和TIM之間的接觸熱阻。而功率損耗的增加是一種趨勢，將需要具有更高性能、最低熱阻和長期可靠性的熱界面材料。石墨烯（Graphene）石墨烯熱界面材料主要以石墨烯或石墨烯與碳納米管、金屬等復合作為導熱填料，材料基體主要以環氧樹脂（導熱膠黏劑）為主要研究方向，其它基體如硅油、礦物油、硅橡膠、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚氨酯等。石墨烯作為導熱填料的原料主要包括石墨烯片、剝離膨脹石墨烯片層、單層和多層石墨烯、單壁碳納米管和石墨烯、多壁碳納米管和石墨烯、聯苯胺功能化石墨烯、石墨烯和銀顆粒及氧化石墨烯等添加形式。單層或少層石墨烯還可以用于高功率電子器件散熱，如將化學氣相沉積（CVD）法制備的石墨烯轉移到高功率芯片上。其散熱效果取決于石墨烯片的大小及層數，且在轉移過程中易引入雜質或產生褶皺和裂紋，也會影響石墨烯散熱效果。提高CVD法制備的石墨烯質量和優化轉移方法減少其轉移過程中的損壞，或直接將石墨烯生長在功率芯片表面，是提高石墨烯散熱效果的主要方法。將石墨烯制備成宏觀薄膜應用于熱管理中也是一種重要的途徑，主要方法有：將液相剝離石墨烯經過旋涂、滴涂、浸涂、噴涂和靜電紡絲等方式成膜；將氧化石墨烯通過高溫還原或者化學還原成膜；將石墨烯和碳纖維復合成膜；或者將石墨烯薄膜制備成三維形狀成膜等。石墨烯需要和器件基板接觸，因此減少石墨烯薄膜和基板間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應用必須考慮的問題，如采用共價鍵、功能化分子等方式。石墨烯薄膜性能和價格有優勢才能取代目前主流的石墨膜（PI）散熱片，這對石墨烯薄膜產業化是一個極大的挑戰。

三

封裝材料

電子封裝材料是半導體芯片與集成電路連接外部電子系統的主要介質，對電子器件的使用影響重大。理想的電子封裝材料應滿足如下性能要求：（1）高的熱導率，保證電子器件正常工作時產生的熱量能及時散發出去；（2）熱膨脹系數需要與半導體芯片相匹配，避免升溫和冷卻過程中由于兩者不匹配而導致的熱應力熱應力損壞；（3）低密度，用在航天、軍事等方面，便于攜帶；（4）綜合的力學性能，封裝材料對電子元器件需起到支撐作用。

圖2 典型封裝材料的熱膨脹系數及熱導率與密度比值3-1 焊料

鉛錫焊料由于熔點低、性價比高等特點成為低溫焊料中最主要的焊料系列，但由于所含鉛的比例高給環境帶來了嚴重的污染，世界各國都在對性能相近或更高的無鉛焊料進行重點研究。

新的元素添加到基于Sn體系中有如下基本要求：1）降低純錫表面張力，提高潤濕性；2）使焊料和基體之間通過擴散快速形成金屬間化合物；3）提高Sn的延性；4）防止b-Sn轉變為a -Sn，導致不必要的體積變化，降低焊料的結構完整性和可靠性；5）在液相可以轉變為兩種或兩種以上固相的情況下，用共晶或近共晶成分保持熔點在183℃左右；6）改善機械性能（如蠕變、熱-機械疲勞、振動和機械沖擊、剪切和熱老化）；7）防止錫晶須過度生長。

已被人們研究的可替代Sn-Pb體系中鉛的金屬有Ag、Bi、Cd、Cu、In、Sb、Zn、Al等，主要被研究開發的合金體系有：Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu-Bi、Bi–In、Sn–In、Sn –Bi、Sn–Bi–In、Sn–Zn–Bi、Sn–Zn等系列，另外活性納米粒子（如Co、Ni、Pt、Pd、Al、P、Cu、Zn、Ge、Ag、In、Sb、Au、TiO 2、SiC、Al2O3、SWCNT、SiO2、Cu–Zn、Cu6Sn5、Ag3Sn等）的添加可以改變焊料的微觀結構、熔化溫度、潤濕性和機械性能。

無論在學術研究還是工業應用，由于高或低的熔點、高界面生長、低潤濕性、低耐蝕性和成本等問題，很難用任何一種焊料合金來代替所有的Sn-Pb焊料?，F實的解決方案可能是通過與其他合金元素相結合來進行適當的應用，或者通過研究焊料合金的物理冶金和加工條件，改善焊料的微觀結構和可靠性，及尋找具有良好重復性的工業規模合成路線等。

3-2 聚合物基復合材料

導熱聚合物材料的研究主要集中在填充型導熱聚合物材料方向，

聚合物基體主要有：HDPE、UHMWPE、LCP、POM、LDPE、EVA、PPS、PBT、PTFE、PA66、PA6、PEEK、PSU、PMMA、PC、TPU、ABS、PVC、PVDF、SB、SAN、PET、PS、PVDC、PIB、PP、PI；

導熱填料類型主要有：（1）金屬類，如銅、銀、金、鎳和鋁等；（2）碳類，如無定型碳、石墨、金剛石、碳納米管和石墨烯等；（3）陶瓷類，如氮化硼（BN）、氮化鋁（A1N）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、氧化鎂（MgO）、氧化鈹（BeO）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鋅（ZnO）、氧化硅（SiO2）等。填料的添加量、形狀、尺寸、混合比例、表面處理及取向、團聚、網絡結構等都對聚合物基復合材料的熱導率有很大的影響。

聚合物基復合材料有如下特性：1）可通過選擇適當的填料來控制電氣絕緣和電氣傳導；2）易加工的整體零件或復雜的幾何形狀；3）重量輕；4）耐腐蝕；5）若使用柔性聚合物，則須符合相鄰粗糙表面的幾何形狀；6）聚合物復合材料的回彈性會引起振動阻尼。聚合物基復合材料不僅應用于電子封裝，還應用于LED器件、電池和太陽電池等。

3-2 金屬基復合材料

金屬基復合材料通過改變增強相種類、體積分數、排列方式或復合材料的熱處理工藝，能夠實現熱導率高、熱膨脹系數可調的功能，并綜合金屬基體優良的導熱性、可加工性和增強體高導熱、低熱膨脹的優點，能夠制備出熱物理性能與電子器件材料相匹配的封裝材料。

金屬基復合材料導熱性能的主要影響因素為增強體和金屬基體的物性，如種類、含量、形狀、尺寸及純度等。目前工藝成熟且性能穩定得到廣泛應用的是高體積分數SiC顆粒增強鋁基復合材料（熱導率達200W/（m·K）、熱膨脹系數為7.8×10-6K-1，密度僅為3.0g/cm3），而為了開發熱導率更高的金屬基復合材料，目前主要的研究方向是金剛石、石墨烯等增強的鋁基、銅基和銀基復合材料，但此類金屬基體與金剛石或石墨烯之間潤濕性較差，界面效應成為制約其性能的瓶頸。

3-2-1單項增強體金屬基復合材料

纖維：包括碳纖維增強銅基和鋁基復合材料（Cf/Cu、Cf/Al、），碳化硅纖維增強銅基復合材料（SiCf/Cu），以及金剛石纖維增強鋁基復合材料，材料體中纖維以空間隨機分布、平面隨機分布和單向分布。

片體：如石墨片、石墨烯納米片等二維平面結構材料。

顆粒：常見的有石墨顆粒、硅顆粒、碳化硅、金剛石等，其中Si/Al，SiC/Al廣泛應用于電子封裝工業。

網絡互穿：增強相與基體相在空間都保持連續分布，從而可弱化復合界面對材料熱學性能的顯著影響，如C/Al、（SiC+C）/Al、CNTs/Cu等復合材料。

3-2-2 混雜增強體金屬基復合材料

顆粒-顆粒：包括雙粒度同質顆粒、雙粒度異質顆粒和等粒徑異質顆粒等，如雙粒度SiC/Al、等粒徑（Dia+SiC）/Al等復合材料。

顆粒-片體：理論上有望彌補片體各向異性和顆粒增強效率低，同時發揮片體在半導體器件平面方向上的低膨脹與顆粒高導熱的作用，或者實現片體在平面方向上的高導熱與顆粒抑制熱膨脹的作用相匹配，如石墨片+碳化硅浸滲液相鋁合金復合材料。

納米材料：不僅有優異的力學性能、極低的熱膨脹系數，而且具有很高的導熱性能，如碳納米纖維、碳納米管、石墨烯納米片、納米金剛石等。利用粉末冶金方法、片狀粉末冶金方法、選擇性涂布浸漬、金屬箔冷軋退火等工藝，可制備如納米項增強材料如碳納米管與金屬粉末（銅粉末）、片狀粉末冶金（CNTs/Al、CNTs/Cu及GNS/Al）等復合材料。納米相表面金屬化有望改善由納米相豐富的比表面積和金屬基體穩定的化學性質帶來的界面結合困難問題，常用方法有（電）化學鍍銅、鍍鎳等]。

3-3相變材料

相變材料（Phase Change Materials, PCM）是利用物質在相變（如凝固/熔化、凝結/汽化、固化/升華等）過程發生的相變熱來進行熱量的儲存和利用的潛熱存儲材料。

圖3 儲能材料的分類

PCM根據其化學成分可歸類為有機和無機相變材料。有機相變材料主要由烷烴制成，包括石蠟、脂肪醇 、脂肪酸、蠟及烷烴基合金等；無機相變材料包括熔鹽、鹽水合物和金屬等；另一類相變材料包括有機-無機、無機-無機和有機-有機化合物的共晶混合物。

無機共晶混合物適用于高溫熱存儲系統，如集中太陽能熱電廠；有機共晶體適用于低溫儲熱，如維持建筑溫度，用于電池組的熱管理系統等；石蠟、脂肪酸和脂肪醇等有機化合物熔點低（10?60℃），適用于家用熱存儲。直鏈烴石蠟具有熔融熱高、低蒸氣壓、化學惰性、無相分離的自發成核等理想特性，是目前研究最多的有機PCM 之一，但石蠟的熱導率僅為0.2W/(m·K )，增加了其熔化時間以及蓄熱系統的充熱時間，因此向石蠟中加入高熱導率填料形成PCM復合材料是研究的一個熱點。

PCM材料要注意的問題:

1、傳統的PCM性質分析方法局限性：1）分析少量樣本（1-10毫克），盡管PCMs的某些行為取決于其數量；2）分析儀器復雜而昂貴；3）無法直觀觀察到相變。

2、長期穩定性：1）PCM-容器系統的穩定性，儲存材料和容器的長期穩定性不足是限制潛熱儲存廣泛使用的一個問題。一個相關的方面是這些系統的使用壽命，以及它們在不降低性能的情況下能夠承受的循環次數；2）材料腐蝕，大多數關于鹽水合物腐蝕試驗的文獻都是用稀釋的鹽水合物進行的，通常在化學工業中使用，只有少數結果是基于對實驗裝置的觀察；3）材料封裝，如不同的幾何形狀，有機共晶的結晶過程，不同組分比例的包封，封裝濃縮空隙，微膠囊化等。

四

隔熱材料

隔熱材料主要是指具有絕緣性能、對熱流可起屏蔽作用的材料或材料復合體，通常具有質輕、疏松、多孔、導熱系數小的特點，工業上廣泛用于防止熱工設備及管道的熱量散失，或者在冷凍和低溫條件下使用，因此又被稱為保溫或保冷材料，同時由于其多孔或纖維狀結構具有良好的吸聲功能，也廣泛用于建筑行業。

4-1 材質分類

隔熱材料依據材質可分為無機隔熱材料、有機隔熱材料、金屬及其夾層隔熱材料。

無機材料：（1）天然礦物，如石棉、硅藻土等；（2）人造材料，如陶瓷棉、玻璃棉、多孔類隔熱磚和泡沫材料。此類材料具有不腐爛、不燃燒、耐高溫等特點，多用于熱工設備及管道保溫。

有機材料：（1）天然有機類，如軟木、織物纖維、獸毛等；（2）人造或合成有機類，如人造纖維、泡沫塑料、泡沫橡膠等；（3）蜂窩材料，如蜂窩紙、蜂窩板。此類材料具有導熱系數極小、耐低溫、易燃等特點，適用于普冷下的保冷材料。

金屬及其夾層隔熱材料：（1）金屬材料，如銅、鋁、鎳等箔材；（2）金屬箔與有機或無機材料的夾層（或蜂窩）復合材料。此類材料具有很高的紅外輻射反射率，主要應用于航空航天中的高溫熱防護領域。

4-2 形態分類

隔熱材料依據材料形態分為多孔隔熱材料、纖維狀隔熱材料、粉末狀隔熱材料和層狀隔熱材料。

多孔材料又稱泡沫隔熱材料，具有質量輕、絕緣性能好、彈性好、尺寸穩定、耐穩定性差等特點，主要有泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫橡膠、硅酸鈣、輕質耐火材料等。

纖維狀隔熱材料又可分為有機纖維、無機纖維、金屬纖維和復合纖維等，工業上主要應用的是無機纖維，如石棉、巖棉、玻璃棉、硅酸鋁陶瓷纖維、晶質氧化鋁纖維等。

粉末狀隔熱材料主要有硅藻土、膨脹珍珠巖及其制品，主要應用在建筑和熱工設備上。

4-3 新型隔熱材料

4-3-1 氣凝膠保溫隔熱材料

氣凝膠通常是指以納米量級超微顆粒相互聚集構成的納米多孔網絡結構，并在網絡孔隙中充滿氣態分散介質的輕質納米固態材料，孔隙率高達80%~99.8%，密度低至0.003g/cm3，常溫熱導率低于空氣，是一種較為理想的輕質、高效隔熱材料。

氣凝膠隔熱材料主要包括SiO2氣凝膠、ZrO2氣凝膠、Al2O3氣凝膠、Si-C-O氣凝膠及碳基氣凝膠（如石墨烯氣凝膠）等，在建筑、石化、航空航天等領域有廣泛使用。如民用領域的氣凝膠透明玻璃墻體、硅氣凝膠夾芯板及柔性氣凝膠隔熱氈等，廣泛應用于管道、飛機、汽車等保溫體系中；航天航空領域的陶瓷纖維-氣凝膠復合隔熱瓦等。

4-3-2 碳質保溫隔熱材料

碳氈是一種低強碳纖維，主要可由聚丙烯腈纖維、瀝青（石油瀝青和煤瀝青）碳纖維、酚醛纖維、纖維素（即粘膠人造絲）纖維等制成，其導熱系數小、熱容量低、密度小、線膨脹系數小、耐高溫、耐熱沖擊強、耐化學腐蝕性強、高純無污染等優異特性，主要應用于晶體硅鑄錠爐、柴油車尾氣過濾器用陶瓷燒結、金屬熱處理、稀土類磁性材料制造、半導體晶圓生產設備、真空電阻爐、感應爐、燒結爐、熱處理爐等。

4-3-3 復合保溫隔熱材料

復合硅酸鹽保溫材料具有可塑性強、導熱系數低、耐高溫、漿料干燥收縮率小等特點，主要有硅酸鎂、硅鎂鋁、稀土復合材料等。海泡石保溫隔熱材料是復合硅酸鹽保溫材料中的佼佼者，硅酸鋁耐火纖維可以制作薄層陶瓷纖維隔熱層，或者纖維墊、纖維氈、纖維板、纖維紙、纖維繩及織物等，可廣泛用于航空航天領域等。

隔熱保溫材料是節約能源的一個有效手段，開發科技含量高、性能優良且穩定、使用壽命長、制造成本低、環境友好的隔熱材料是未來發展的重點和熱點，其中憎水性保溫隔熱材料（如硅酸鹽材料）、泡沫類保溫隔熱材料（如應用于核工業的泡沫陶瓷、建筑隔熱的泡沫玻璃等）、環境友好型保溫隔熱材料（如利用粉煤灰制備熱工窯爐用隔熱材料）等是主要的發展方向。

五

熱電材料

圖4 熱電制冷器件

熱電制冷器件是利用熱電材料的Peltier效應，可以在通入電流的條件下將熱從高溫端轉移到低溫端，實現電到熱的轉化，提高電子模塊封裝的冷卻效果，從而減少芯片結溫或適應更高的功耗。理想的熱電材料需要高的無量綱優值（zT），即低的熱導率、高的功率因子；熱電制冷器件具有小巧、無噪音、沒有活動部件等優勢、還可以進行主動溫度控制，是固態激光器、焦平面特測器陣列等必備冷卻裝置，還可以利用Peltier效應的逆效應Seebeck效應將汽車尾氣等熱能轉化為電能[3]。

熱電制冷器件可調節的熱流量大小有限，能效比（Coefficient of Performance，COP）要比傳統的冷凝系統低，并依賴于應用環境（通常小于1），意味著熱電制冷器件所消耗的電能相當/或大于元器件被冷卻的功率耗散，這些缺點主要是由于熱電材料本身的局限所致，所以熱電制冷器件目前僅應用在相對較低的熱流量場合。為了改善熱電制冷器件的性能，開發高性能的熱電材料是業界主要的研究方向之一。

圖5 n型（a）及 P型（b）典型熱電材料的無量綱優值 zT

六

小結

從工程應用的角度而言，對于熱管理材料的要求是多方面的。例如，希望熱界面材料在具有高熱導率的同時保持高的柔韌性和絕緣性；對于高導熱封裝材料，則希望高的熱導率和與半導體器件相匹配的熱膨脹率；對于相變儲熱材料，則希望高的儲熱能力和熱傳導能力。為了同時兼顧這些特性，將不同的材料復合化在一起從而達到設計要求的整體性能是熱管理材料的發展趨勢，性能主要影響因素有增強體的物性（熱導率、熱膨脹率、體積分數、形狀及尺寸）、基體的物性（熱導率和熱膨脹率等）、增強體/基體的界及增強體在基體中的空間分布（彌散或連續分布）。
近來人們研究發現，材料的非均勻復合構型（如混雜、層狀、環狀、雙峰、梯度、多孔、雙連續/互穿網絡、分級、諧波等）更有利于發揮復合設計的自由度和復合材料中不同組元間的協同耦合效應，復合界面（亞微米尺度界面層）的微觀結構精細調控（化學成分、結合狀態、微觀結構及物相組成等）影響著界面處產生的界面應力、界面化學反應、界面組分偏析、界面結晶等界面效應，導致界面處熱及力學性能的不同，從而顯著影響到復合材料的熱導率及熱膨脹率，這些已經成為熱管理材料復合化研究的主要方向。

TIM 熱管理材料---導熱硅脂

一

簡介

導熱硅脂也常稱為散熱膏，是以特種硅油做基礎油，添加耐熱、導熱性能優異的材料如新型金屬氧化物做填料，配以多種功能添加劑，經特定的工藝加工而成的膏狀物。顏色因材料不同而具有不同的外觀。其具有良好的導熱、耐溫、絕緣等性能，是耐熱器件理想的介質材料，而且化學性能穩定，在使用中不會產生腐蝕氣體，不會對所接觸的金屬產生影響。廣泛用于功率放大器、晶體管、電子管、CPU等電子元器件的導熱及散熱，從而保證電子儀器、儀表等的電氣性能的穩定。

（一）應用目的

發熱源與散熱器直接接觸，在其結合處形成一個高的梯度溫差，即使是拋光過的表面，也無法做到兩個表面物理全接觸。如果將導熱材填充其間，可以看到它有效的降低了發熱源和散熱器的溫差。減少熱阻，就必要做到物理上的完全接觸，這樣才能形成高效熱傳導途徑。

（二）應用原理

導熱膏的導熱原理就是填充CPU和散熱器中間的空隙，令兩者實現充分接觸，電器在工作過程中更有利于熱能傳遞出去。所以導熱膏使用不能過厚，過厚的硅脂層阻礙熱能傳遞，不利于熱量快速傳出。所以導熱硅脂在使用的時候適量即可，并不是涂抹越多導熱效果越好。

二

導熱硅脂關鍵性能參數

（一）、導熱系數

導熱系數是導熱硅脂應用過程重要指標之一，一般用戶都缺少直接測試導熱系數的儀器，均是整機測試驗證散熱效果，但是這都是短暫的效果，比如需求導熱系數1.0w/m.k，而廠家提供0.8w/m.k，從用戶整機試驗可能看不出明顯差異，但是實際應用后時間久了，導熱效果可能就會跟不上，導致產品提前失效；選擇準確的導熱系不要輕易相信理論值，而要實實在在的測試值，大家在選擇導熱系數的時候多了解與導熱系數相關的參數，比如測試面積、熱流量、測試熱阻、測試壓力、平均溫度等等，如果能把這些參數都說明白，說明該導熱硅脂是經過嚴格測試得出的導熱系數，防止得到與實際需求偏低的導熱硅脂。

（二）稠度

稠度是導熱硅脂操作性重要的指標，一般表征的項目有細膩度、粘度、針入度，細膩度要求導熱硅脂生產出來無顆粒，有顆粒的情況下會導致接觸面不平，并且表現干巴，難以刮平；同一導熱系數的導熱硅脂粘度越大或者針入度越小，那么操作起來相對就越難，所以大家確認好導熱系數后，還要對比操作性，以免影響生產效率。

（三）、高溫老化

為保證導熱硅脂在產品預期壽命內的應用可靠，那么導熱硅脂耐候性知識就需要了解兩個方面，一是老化后導熱硅脂導熱系數衰減率有多少；二是老化后揮發性如何，出油率如何；確認好了這些也就基本可以確認導熱硅脂是否會在使用過程中提前失效。

大部分用戶對導熱硅脂的選擇均是在網上直接購買，對于導熱硅脂硅脂應用后的穩定性優劣有比較簡單的方法，不需設備，只需要觀察嚴重性即可。鑒別方法為烘烤，烘烤的目的是模擬導熱硅脂長期在高溫下各成分物料是否會分離，重量會不會變小以及物料本身性質會不會變化，比如顏色。導熱硅脂性能越穩定，高溫烘烤發生變化的現象就越輕微，反之不穩定，各物料發生變化的現象越嚴重。簡單方法是取5-10g的導熱硅脂放置于錐形瓶中，使用表面皿蓋住，在150-200℃環境下烘烤一段時間，觀察表面皿油暈現象，油暈越嚴重，說明導熱硅脂在后續應用過程中穩定性相對就會差，這是鑒別的方法之一。

三

導熱硅脂選擇注意事項

實際應用中，不同企業由于生產工藝、產品使用環境等差異，對導熱硅脂的各性能需求存在一定的差異，如何選擇適合自己產品的導熱硅脂，需重點關注以下幾個方面。

1）、細膩度：導熱硅脂的細膩度是否優越，可以從幾個方面進行識別，比如膠體均勻、色度光亮、易操作、膠體無粗礦顆粒等等表面現象，所以選擇導熱硅脂外觀指標以及操作性是判定導熱硅脂品質的關鍵一步，如果導熱硅脂膠體不均勻，部分稀，部分稠或者難均勻操作，都會導致散熱效果下降，所以導熱硅脂細膩度至關重要。

2）、油離度：是指導熱硅脂在特定溫度下保持一定時間后硅油析出量，是評價導熱硅脂穩定性的指標。有不少用戶在使用過程中發現有些導熱硅脂使用一段時間后上層出現一層油，說明這些導熱硅脂在存儲穩定性方面相對較差，如果沒有特殊工藝攪拌分散，產品的散熱性及操作性均會下降。所以導熱硅脂存儲穩定性可以測試油離度，測試方法可以咨詢專業的生產廠家。

3）、耐熱性：指的是導熱硅脂在受熱的條件下仍能保持其優良的性能，保持使用壽命更加長，大家都明白，一般能使用到導熱硅脂的產品，應用環境均是高溫環境，導熱硅脂耐熱性越好，那么使用就更加持久。

四

導熱硅脂使用注意事項

1）涂抹散熱膏不要使用手指涂抹，應該使用指套；

2）使用之前，首先確認散熱器底座和器件核心表面沒有異物，才能輕輕把散熱器放在器件上；

3）把散熱器放在器件上后，不能不能轉動或者平移散熱器，否則可能會導致散熱器和器件之間的導熱脂厚度不均勻；

4）儲存方面，不要放在太陽直射的地方，放于陰涼通風處，開封使用后盡量一次用完，如有剩余一定要密封后保管；

5）安全方面，應避免接觸皮膚和眼睛，如誤入眼睛，請立即用清水洗干凈，有必要時看醫生，接觸皮膚用干毛巾擦去，并用肥皂洗干凈。

五

導熱硅膠與導熱硅脂的區別

在選購導熱系產品時，很多人會將導熱硅膠和導熱硅脂搞混淆，它們名字差不多，但并不是同一款產品，使用上也有著很大的不同。那么，怎么分區導熱硅膠和導熱硅脂呢？

導熱硅膠是一種單組份脫醇型室溫固化硅橡膠，具有對電子器件冷卻和粘接功效?？稍诙虝r間內固化成硬度較高的彈性體。固化后與其接觸表面緊密貼合以降低熱阻,從而有利于熱源與其周圍的散熱片、主板、金屬殼及外殼的熱傳導。產品具有導熱性能高、絕緣性能好以及便于使用等優點，對包括銅、鋁、不銹鋼等金屬有良好的粘接性, 固化形式為脫醇型，對金屬和非金屬表面不產生腐蝕。

而我們通常所說的導熱硅脂，是一種油脂狀的，沒有粘接性能，不會干固，是采用特殊配方生產，使用導熱性和絕緣性良好的金屬氧化物與有機硅氧烷復合而成。產品具有極佳的導熱性，良好的電絕緣性，較寬的使用溫度（工作溫度 -50℃ —+230℃），很好的使用穩定性，較低的稠度和良好的施工性能，本品無毒、無腐蝕、無味、不干、不溶解。

（一）、特性不同

1）導熱硅脂：具有高導熱率，極佳的導熱性，良好的電絕緣性(只針對絕緣導熱硅脂)，較寬的使用溫度，很好的使用穩定性，較低的稠度和良好的施工性能。

2）導熱硅膠：通過空氣中的水份發生縮合反應放出低分子引起交聯固化，而硫化成高性能彈性體。具有卓越的抗冷熱交變性能、耐老化性能和電絕緣性能。并具有優異的防潮、抗震、耐電暈、抗漏電性能和耐化學介質性能。

（二）、用途作用不同

1）導熱硅脂：用于功率放大器、晶體管、電子管、CPU等電子元器件的導熱及散熱，從而保證電子儀器、儀表等的電氣性能的穩定。

2）導熱硅膠：廣泛涂覆于各種電子產品，電器設備中的發熱體（功率管、可控硅、電熱堆等）與散熱設施（散熱片、散熱條、殼體等）之間的接觸面，起傳熱媒介作用和防潮、防塵、防腐蝕、防震等性能。

六

導熱硅脂的使用操作步驟方法

導熱硅脂作為一種幫助散熱的佳品，在幫助電腦CPU等的散熱方面起到了至關重要的作用。但是很多人都不知道應該如何正確的涂抹導熱硅脂。

1）清理基材表面：使用導熱硅脂之前，需要把待涂抹硅脂基材清理干凈。若是基材表面坑坑洼洼或者有灰塵，影響硅脂服帖性。導熱硅脂無基材無法充分接觸，之間影響散熱性能；

2）準備工具：一般導熱硅脂裝在罐子中，使用的時候需要借助刮板、手套等工具，避免皮膚直接接觸硅脂。還有的導熱硅脂屬于針筒包裝，這類更容易施工，涂抹到基材表面后，用刮板刮平就可以了；

3）表面整理：涂抹基材中的導熱硅脂，若想發揮更好性能，需要觀察涂抹硅脂是否平整、是否均勻，厚度不可以超過3m；

4）組裝電器：導熱硅脂涂抹后，不需要做任何等待就可以直接進行下一步施工。組裝散熱器的時候，需要用螺絲把散熱器與發熱體緊固，這樣才能保障與導熱硅脂充分結合，發揮散熱性能。

（一）、涂抹導熱硅脂

第1步：去除涂覆層雜質

在涂抹導熱硅脂之前，首先應該確保涂覆層的光潔，檢查一下表面是否有雜質、塵埃等，也檢查一下涂覆層的表面是否有銹斑，以免影響到接下來的操作。并且，假如涂覆層有銹斑等，也會導致導熱硅脂的涂抹不充分，進而減少導熱硅脂的使用壽命。因此，去除雜質以及確保涂覆層光潔這一步看似簡單，卻必不可少。

第2步：均勻涂抹

確保涂覆層光潔之后，接下來就是最重要的涂抹環節了。在涂抹導熱硅脂的時候，可以先將少量導熱硅脂放置在涂覆層上，然后用刮板刮均勻即可。在這里，可以采用“一字刮抹”、“十字刮抹”等的方法，目的是使得放置在涂覆層上的導熱硅脂均勻且輕薄。涂抹完導熱硅脂后觀察表面是否有氣泡，有氣泡的地方需要用刮板刮平。

（二）、以涂抹CPU導熱硅脂為例

（1）在CPU外殼中央點少量導熱硅脂，硅脂的容器不一定是針管，也可能是小瓶，可以用牙簽等挑少量硅脂置于相同位置；

（2）用小紙板或塑料片刮硅脂，使硅脂均勻的在CPU外殼上，攤開為薄薄的一層；

（3）攤開均勻后，隱約可見CPU金屬外殼在薄薄的一層硅脂下面。硅脂不易涂太厚，因為它的導熱系數畢竟沒有金屬高，更不要溢出CPU外殼邊緣，如若粘到主板上，需用棉簽或干凈的紙板或塑料片刮掉CPU外殼邊緣溢出的硅脂。

操作使用注意事項：

1、將無絨布蘸上丙酮清洗CPU表面以及散熱器底部，千萬不要用手直接去碰觸；

2、確定即將涂抹的區域，在中間位置擠上適量的導熱硅脂；

3、戴上指套來回按壓，直到導熱硅脂均勻的分布在涂抹區域。按壓時可以按照順時針或者逆時針的方向去運動，有助于涂抹大大小小的縫隙；

4、將多余的膠粘劑擦拭干凈，觀察整個區域的顏色是否一致。如果涂抹過的區域與其它地方的顏色不太一樣，說明縫隙已經被填補完整，可以投入使用中。

除了上述方法之外，還可以在CPU中間滴幾滴，通過散熱器的壓力將其擠壓均勻。這種方法更省事兒，不過有可能出現局部缺膠的情況，操作時多加注意。

七

導熱硅膠常見問題解答

Q1：導熱硅脂導熱系數越高越好嗎？

A：不是，導熱系數越高的前提，還要保證產品其它性能滿足應用需求，才能保證產品在長期應用過程中不會出現其它問題，比如刮不平、有顆粒、變干等。

Q2：有部分用戶提出導熱硅脂固化了，干了？

A：導熱硅脂是不會固化的，但是品質劣質的硅脂是有可能會變干的，這里需要說明導熱硅脂應用過程不會發生化學反應，也就不會結構化，也就是不會固化，變干是由于油分離太多，導致硅脂變稠干巴。

Q3：導熱硅脂粘度越高，是不是導熱系數越好？

A：一定，導熱硅脂導熱系數是由配方中各物料的導熱性能決定的。

Q4：導熱硅脂施膠工藝有哪些，需要注意哪些事項？

A：常見的有點、刮、印刷、抹，一般共同需要注意的是是否有顆粒，是否易操作，是否有刺激氣味等。

Q5：導熱硅脂還有哪些俗名，以便區別？

A：常見的俗稱有散熱硅脂，導熱膏，散熱膏，所以大家在遇到這些品名時，均是導熱硅脂。

Q6：導熱硅脂有粘接性嗎？

A：準確來說，導熱硅脂具有一定的黏性，但達不到粘接性的效果，黏性是為了更好的附著于散熱元器件上，不至于位移。

Q7：有些產品需要返修拆裝，導熱硅脂可以重復使用嗎？

A：一般是可以重復使用的，但是建議不要重復使用，主要考慮在返修過程容易受到污染，再次使用，污染物肯定會影響散熱效果。

Q8：導熱硅脂太稠了，可以直接加硅油稀釋嗎？

A：依情況而定，一般不建議擅自稀釋調整，因為硅油性質由于廠家、批次不同，性能就會存在差異，粘度是下來了，但性能難以保障，如果緊急需要稀釋，必須在廠家指導和要求下進行標準操作。

八

導熱硅脂的產品應用

（一）、智能安防監控產品

安防統屬于電子行業的范疇，是對現代計算機技術、集成電路應用技術、 網絡控制與傳輸技術和軟件技術的綜合利用。安防產品大致可以分為視頻監控、門禁和防盜報警三大類。從“看得見”到“看得清”的轉變，再到如今的智能化，安防行業的主動性不斷增強，邊緣感知+智能化，也逐漸成為了智能安防行業的新目標，高度智能化的綜合安防時代已經來臨。

智能安防對圖像傳輸速度、清晰度、視頻存儲的時長及數據分析均提出了更高的要求。這種組合在提高視頻監控儲存方案成本的同時，其電路系統的熱流密度和發熱量也日益升高，對整體智能安防解決方案的可管理性帶來了巨大的壓力。眾所周知，電子器件的工作溫度直接決定其使用壽命和穩定性，散熱儼然成為電子行業中一項衡量產品性能的重要指標，尤其是監控攝像機散熱。在實際應用中，如果散熱不良導致核心芯片溫度過高，易引發監控畫面模糊、丟包、誤碼以及重啟等一系列熱故障問題。

攝像頭逐漸向1080P、4K、8K畫質等高端，高清像素靠攏，高清圖像處理和大數據運算等先進技術使得熱管理和EMI屏蔽問題日益凸顯。功耗和發熱量大且密閉環境，對整體散熱方案提出更高要求，導熱材料分子揮發以及硅油析出，硅遷移現象等對光學鏡頭影響重要；芯片耐溫較低成為散熱瓶頸，如何減小界面熱阻是熱設計中需要考慮重要因數。

為保證攝像機穩定可靠運行，急需降低核心元件工作熱負荷，緩解電路板熱應力集中現象。諾豐電子的低揮發、高導熱、低滲油、超柔軟等高性能界面材料（導熱硅脂、導熱硅膠片、導熱膠帶等），經過高溫老化測試，為安防行業提供專業的熱管理解決方案，保證安防產品正常運行的安全性和長期運行的可靠性。

（二）、智能手機產品

智能手機芯片的主頻越來越高，會產生大量的熱量，過大的熱量會影響用戶的舒適感，同樣也可能會燒壞硬件。因此，各大廠商都會考慮智能手機如何散熱。

進入2019年以后，手機在未來剛需的推動之下，手機散熱再次成為市場新熱點。如小米旗下收主打游戲手機黑鯊手機，其配備了多級直觸一體式熱冷散熱系統，其主力散熱部分是銅片，只有中間細長部分有極少量內置液體；還有榮耀Note10，采用了The Nine熱冷散熱技術，在原來的八層散熱基礎上增加了液冷散熱層，并且采用了石墨貼導熱和熱管；此外，魅族16也采用了水冷散熱，還在處理器表層涂抹了導熱硅脂，進一步提升導熱功能！

隨著5G時代的來臨，手機散熱已經成為行業的熱點，在智能手機電池容量無法大幅度提高的情況下，除了研發降低能耗的方案以外，散熱對于智能手機而言的重要性進一步突出，此外，當前玻璃后蓋將成為市場主流，其散熱性能與金屬后蓋相比要差，這也是當前眾多玻璃后蓋手機采用了在玻璃后蓋上貼了石墨片的重要原因！據市場消息稱，華為5G手機有望采用0.4mm銅片并配合涂抹導熱硅脂填充縫隙作為手機核心散熱組件！

5G手機天線及射頻前端將發生較大變化，高頻段手機天線還有望采用有源方式，手機耗電量將大幅增加，散熱技術方案將至關重要，除了傳統的石墨散熱和液冷熱管散熱技術以外，未來還將會有的散熱技術誕生，包括一些新的散熱材料也將在智能手機中應用。

隨著散熱組件在手機和PC中的應用越來越廣，已經有眾多的企業布局了散熱組件和材料領域。隨著5G+物聯網時代的到來，未來手機的智能化程度以及人們對手機的依賴程度將不可同日而語，作為智能手機研發方向，散熱技術在智能手機中的應用將越重要，手機行業的散熱需求也將帶動散熱材料的變化和新技術的研究，越來越多的企業將在該領域中進行布局或產業升級。

（三）、電源適配器產品

電源適配器（Power adapter）是小型便攜式電子設備及電子電器的供電電源變換設備，廣泛配套于電話子母機、游戲機、語言復讀機、隨身聽、筆記本電腦、蜂窩電話等設備中。電源適配器一般由外殼、電源變壓器和整流電路組成，按其輸出類型可分為交流輸出型和直流輸出型；按連接方式可分為插墻式和桌面式。電源適配器被廣泛應用于工業自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表等各個領域。

由于電源適配器中使用了大量的大功率半導體器件，如整流橋堆、大電流整流管、大功率三極管或場效應管等器件，它們工作時會產生大量的熱量，電源溫度一旦超過75℃以上，如果不能把這些熱量及時地排出并使之處于一個合理的水平，將會影響電源適配器的正常工作，嚴重時還會損壞電源適配器。通常電源適配器廠家在設計生產時都會使用一些導熱絕緣材料幫助電源進行散熱，那么電源適配器散熱方案常用的導熱絕緣材料有哪些呢？

導熱灌封膠

導熱膠灌封分為分局部灌封和整體灌封，電源適配器內部凹凸不平又不規則，需要的是一種既可以完全包裹變壓器，又不能隨意移動的導熱材料。局部灌封一般會集中在發熱量較大，又無法用其他導熱材料替代的情況下。整體灌封是因為部分電源要長期在戶外工作，除了要解決散熱問題，還要考慮到電源的防水和密封性，所以戶外電源基本上都是采用整體灌封散熱。

導熱硅膠片

導熱硅膠片對于電源行業而言，其應用的比例通常較少，但是有時候也是必不可缺的，通常電源適配器關于導熱硅膠片的應用主要集中在PCB板上，一種特殊的應用和需求必將會有一種特殊的供給去滿足它，導熱硅膠片應用在PCB板上，具備高導熱效率、電氣絕緣、防震防刺穿等多種作用，能有效的為客戶端解決安規問題。

單組份硅膠

單組份硅膠通常應用于電源元器件的局部導熱，同時又能起到固定元件的作用，對于金屬與非金屬都具備著良好的附著力與密封性。

導熱矽膠布

一般都用在電源MOS管封裝上，常規標準件TO-220、TO-3P等，通常在硅膠片與MOS管上涂抹一層硅脂作為增加貼合性、降低熱阻的作用。

氧化鋁陶瓷

無論是導熱系數、耐溫范圍還是絕緣性能都遠超導熱矽膠布，可用于替代硅膠在MOS管的地位，對于TO-220、TO-3P系列都有標準件，需要通過涂抹硅脂增加與MOS管的接觸面積。

（四）、無線充電器產品

無線充電技術打破了傳統的連接線充電，是一種利用智能通電傳輸的無線充電技術，提高了充電的效率和便捷性；近幾年，手機無線充得到廣泛的認可，使用率也越來越高，一度成為手機充電行業的爆款產品。

無線充電是通過電磁感應原理工作的，既然是磁場切割方式就必然會產生熱量。無線充由于其體積小的原故，內部電子部件的工作溫度是需首要解決的，熱量不僅會影響無線充電器的效率，也會將熱量傳導給手機。為了更好地散熱，這就需要無線充外殼盡量用金屬材質而不是塑料材質，而導熱硅膠墊片恰恰提供了其散熱方案，解決了這一難題。

為了使散熱效率更好，無線充底部一般為一體的金屬材質加上導熱硅膠防震墊，這樣即可以為內部電子部件散熱打下良好的基礎，又能起到防滑防震不易磨損的效果。

在無線充內部線圈的部分，這塊部包括中間也是發熱集中的部分。所以線圈中間都會安裝一個溫度主探頭，用來確保充電器的使用溫度在安全溫度范圍內。

把線圈金屬基板的螺絲拆掉，就能看到產品的底殼的內部結構，底殼采用的是金屬一體成型，也是散熱的關鍵所在，使用金屬是為了更好的把產品內部的熱量通過底殼傳導到外部，使內部的工作溫度一直處理安全的狀態，從而延遲產品使用壽命。

由于與底殼相連的是無線充的電路板，所有的元器件都集中在這塊PCB的一面，電路板都是不規則的整體，所以與底殼之間沒有辦法直接無縫連接，所以在底殼上貼上導熱硅膠墊片和導電泡棉來填充底殼與電路板之間的間隙，使電路板的熱量通過導熱硅膠墊片和導電泡棉導向底殼來使之散熱，也可起到電磁屏蔽的作用。

（五）、路由器產品

路由器主要是由存儲器、電源、傳輸媒介（也就是電纜）、CSU/DSU、供應商的媒介、CPU、接口、模塊等部分組成。隨著工作頻率和工作強度的增加，同時也為了節省成本和空間，路由器廠商生產的路由器體積越來越小，在這種情況下，散熱問題就成了工程師們最為頭痛的事情，為了解決路由器的散熱和穩定性的問題，在路由器熱設計時，工程師們通常會用導熱硅膠片結合外殼來進行散熱。

采用導熱系數達到2.0W/mk；ShoreC測試硬度達35度；耐高溫，在-40~200℃環境下穩定工作，絕緣性，壓縮性好；并符合環保要求的導熱硅膠片解決方案既能滿足客戶產品使用需求。

（六）、網絡機頂盒產品

數字視頻變換盒，通常稱作機頂盒或機上盒，是一個連接電視機與外部信號源的設備。它可以將壓縮的數字信號轉成電視內容，并在電視機上顯示出來。信號可以來自有線電纜、衛星天線、寬帶網絡以及地面廣播。機頂盒接收的內容除了模擬電視可以提供的圖像、聲音之外，更在于能夠接收數字內容，包括電子節目指南、因特網網頁、字幕等等。使用戶能在現有電視機上觀看數字電視節目，并可通過網絡進行交互式數字化娛樂、教育和商業化活動，現在人們的生活水平越來越好，人們的生活越來越豐富，網絡電視機頂盒是這個時代新興的產品是便民，是時尚，是趨勢，是未來。

目前市場上的機頂盒質量參差不齊，多數結構簡單，在夏季使用的時候更加容易在機頂盒體內產生大量熱量，機頂盒在使用過程中會產生的大量熱量對日常使用造成影響，導致視頻信號不穩定，甚至燒毀機頂盒，造成了家中的安全隱患，而且一般機頂盒的風扇處容易積攢灰塵。

在機頂盒體內部結構中，機頂盒體外壁開設有信號輸出接口，機頂盒體外壁開設有電源接口，電源接口一端固定連接有第一電線，第一電線串聯連接有第二電線，第二電線一端連接至有風扇制動電機，機頂盒體右側設置有盒體，盒體頂部設置有導熱蓋，導熱蓋頂部固定連接有導熱銅管，盒體一側固定連接有第一水箱，第一水箱一側固定連接有開關，第一水箱一側固定連接有噴頭，盒體另一側連通有第二水箱，導熱銅管兩側分別固定連接有翅片，機頂盒體右側外壁上開設有散熱口，機頂盒體底部一側表面設置有第一活扣，機頂盒體底部一側表面設置有第二活扣，機頂盒體一端固定連接有天線。

同時，機頂盒風扇數量配置三個，且風扇以導熱銅管的右側面的中心為對稱軸均勻設置在導熱銅管上。盒體底部固定設置在機頂盒體上，且盒體周邊設置有擋板。導熱蓋直徑為三至五厘米，且導熱蓋底部固定連接有風扇。噴頭設置在風扇頂部圓心，且噴頭上均勻分布細孔。

如果在常年高溫的地區使用機頂盒，單靠風扇散熱是完全不夠的，所以很多網絡機頂盒廠家對機頂盒內部安裝的風扇進行改造，改造包括散熱方式、導熱材料等方面，從根本上解決機頂盒無法連續工作的問題。

（七）、行車記錄儀產品

高溫是集成電路的大敵，不但會導致設備運行不穩，使用壽命縮短，甚至會造成設備部件燒毀，如果是便攜的電子設備還會對人體造成傷害。導致高溫的熱量來自電子設備內部，或者說是集成電路內部。散熱部件的作用就是將這些熱量吸收，發散到設備內或者設備外，保證電子部件的溫度正常。

面對現今交通路況復雜，碰瓷高手防不勝防的情況，4G行車記錄儀已經成為車主記錄行車視頻的一款智能產品，特別現在很多記錄儀都配備了1080P超高高清視頻錄制，在工作運作時行車記錄儀不斷錄像，主要器件的運算處理數據量非常大，芯片處于高速運行狀態，隨之發出的熱量也是非常大。如果不對關鍵器件進行散熱處理，記錄儀會停止錄影，重啟，甚至會燒毀。

特別是很多行車記錄儀掛在前擋風玻璃暴露于陽光之下，時間久了就曬“死”了，一開機就發熱發燙死機。行車記錄儀發熱死機怎么辦？那就需要在產品設計方案中解決記錄儀散熱的問題，而應用導熱硅膠片就是目前主流的方案。你也許會覺得是不是那我買個耐曬耐高溫的行車記錄儀就沒有問題了，關鍵還得對癥下藥，最根本的還是要從行車記錄儀內部的散熱結構著手，選擇一款合適的導熱硅膠片來解決發熱源散熱的這個問題。

（八）、無人機產品

隨著科技的日新月異，市場對無人機的性能要求越來越高，比如圖像傳輸速度和清晰度等，但是由于無人機的體積要盡可能小巧，導致其整體設備的散熱材料設計難度越來越大。

無人機兩大核心就是電機和電調（即電子調速器）。無人機飛行全靠螺旋槳或者渦扇來牽引帶動，驅動它們旋轉的動力都是來自電機，但是電機的轉速和功率大小卻是靠電調控制，所以無人機能平穩飛行電調是功不可沒的。如果電機電調過熱導致性能衰減，那電調就不能很好的控制電機轉速，那飛控就無法承受住這樣大的電流。因此，解決無人機散熱問題是重中之重。

無人機散熱結構中，包括連接塊、安裝板、散熱板、散熱管、排熱口；散熱板頂端兩側安裝有散熱管，散熱板內部安裝有排熱口，散熱板兩側安裝有連接塊，連接塊兩側安裝有安裝板，散熱板包括散熱底板、散熱片、進風口、出風口，散熱底板內部兩側設有散熱片，散熱底板前端左側連接有進風口，散熱底板前端右側連接有出風口，散熱底板兩側與連接塊相連接。

無人機電機和電調的布局往往是比較緊湊的，如果使用導熱硅膠片，因尺寸太小問題，操作員不便取放安裝，而導熱凝膠在實際操作上就比導熱硅膠片更勝一籌。導熱凝膠實現了設備自動點膠操作，這樣就更加匹配現今高科技生產線操作了。

（九）、智能投影儀產品

近年來，投影儀廣泛應用于辦公室、娛樂場所、家用和學校等地方，為更好的優化用戶體驗，投影儀產品不斷地演變，然而在提升功能的同時，必須有效排熱，保持穩定的溫度，確保工作效率。

根據投影儀的成像原理，在投影儀投影輸入信號時，需要極高的亮度，為保證達到這樣高的亮度輸出，投影儀就必須通過采用大功率的光源來實現。經過長時間的工作后，必然在機器內部產生很高的熱量。除了投影儀光源產生的熱量外，投影儀的電源也會在工作時產生很大的熱量。投影儀燈泡、成像系統、電源等等產生的熱量都在機器內部狹小的空間內匯聚，其產生的高溫不僅對于投影儀的正常使用有影響，而且會大大縮短內部元器件的使用壽命。

投影儀的散熱結構包括導熱管、設于導熱管上的多個翅片、以及設于多個翅片的一側的風扇。導熱管的一端與投影儀主體的光源側固定連接，另一端遠離投影儀主體設置，多個翅片固定設于導熱管的遠離投影儀主體的一端，風扇與投影儀主體電性連接，用以驅動空氣流動以降低翅片的溫度。投影儀主體工作產生的熱量可通過導熱管傳送至翅片，再通過風扇驅動空氣的流動而降低翅片的溫度。如此，加快了投影儀的散熱，同時也避免了高溫空氣滯留于投影儀主體的附近，而影響投影儀正常工作的問題的發生。

如果在常年高溫的地區使用投影儀，單靠風扇散熱是完全不夠的，所以很多公司對投影儀內部安裝的風扇進行改造，改造包括散熱方式、散熱材料等方面，從根本上解決投影儀無法連續工作的問題。

（十）、網絡交換機產品

隨著科技日新月異的發展，我們的社會進入了信息時代。在這個社會中網絡已經成為人們生活中不可或缺的一部分。在信息時代的快速發展下及云服務逐漸普及，由于云服務的普及，各行各業的數據存儲量急速增加。服務器大容量擴容也帶來了更多的交換機需求。相信路由器大家都知道，但是網絡交換機的話絕大多數人一般都不知道這是什么，它能為我們的網絡做一些什么呢?

網絡交換機是連接服務器和網絡設備，構建數據中心的重要部件。而由于云服務普及導致的網絡設備高密度化，連接設備數激增使得交換機的負載更大。新型交換機面臨著平衡性能提高以及降功耗的難題。

工業交換機中集成了MAC 交換模塊、PHY 接口芯片、主控芯片、存儲器等器件。由于過高溫度對工業級交換機影響是致命性的，所以在設計這類產品時，除了設備的元器件要選擇寬溫度范圍的工業級元器件外，更要充分重視設備的熱設計。

工業級交換機為了滿足其可靠性應用要求，大多整機采用無風扇散熱設計。對于發熱量比較大的芯片可以采用導熱硅膠墊片、導熱相變化材料來填充接觸面的間隙，形成芯片表面到外殼的導熱通道，從而保證芯片工作在安全的溫度區間內，保證交換機在高溫環境下，可靠、安全地工作。

交換機的散熱結構包括交換機外殼和線路板：線路板的上面設置有上導熱墊片,導熱墊片的上面設置有金屬散熱片,線路板的下面設置有導熱墊片,導熱墊片與交換機的外殼內表面貼合；導熱墊片為有一定彈性的物體,能有效保證導熱墊片與交換機外殼內表面貼合緊密；線路板產生的熱量一部分通過上層導熱墊片傳遞至金屬散熱片再擴散至交換機內部,再通過交換機外殼擴散至空氣中,一部分熱量通過下層導熱墊片傳遞至交換機外殼再擴散至空中；此方案尤其適用于小型交換機,可有效避免因安裝散熱風扇而帶來的體積增大,成本增加,容易損壞等問題。

（十一）、計算機服務器產品

人們在日常工作、生活中經常會使用到網絡技術，可以說現在社會離不開通信網絡，在古代，南方與北方的聯系只能通過書信進行，如果距離遙遠的話，可能會要數月才能到達，而現在人們通過網絡相互聯系，無視距離和時間。而作為網絡的節點，存儲、處理網絡上80%的數據的計算機服務器，其需要全天候24小時不間斷地工作著。

計算機服務器的構成與微機基本相似，有處理器、硬盤、內存、系統總線等，它們是針對具體的網絡應用特別制定的，因而電腦服務器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。

計算機服務器是一種高性能計算機，網絡終端設備如家庭、企業中的微機上網，獲取資訊，與外界溝通、娛樂等，也必須經過計算機服務器，因此也可以說是計算機服務器在“組織”和“領導”這些設備。一個長久、高效的計算機服務器是一家企業所必須擁有的。

影響計算機服務器的因素有很多，而散熱問題是主要因素之一，計算機服務器是高性能計算機，同時也是功耗極高的機器，其所散發的熱量有很大，一些大型企業會為計算機服務器設立一間專屬空調機房。

計算機服務器設備發熱是一件廣泛存在于生活中的現象，主要是因為電能轉換成目標能量時無法做到完全地轉換，其中大部分能量會以熱量的形式損耗掉，所以導致機器設備運行時發熱，空氣是熱的不良導體，熱量經過空氣時傳遞效率會降低，從而導致散熱效果不佳。

計算機服務器內部結構中，熱源與散熱器間存在縫隙，即使是兩個看上去光滑平整的平面，依然存在著一些坑洞，并且兩者貼合時也存在著空隙，空隙中有著大量的空氣，所以熱量傳遞時效率會降低，而導熱材料是填充兩者間，將大大小小的坑洞填充完畢，降低接觸熱阻，使得熱源與散熱器能夠緊密接觸，從而提高散熱效果，以此保證機器設備的長時間穩定運行下去。

導熱材料是為了解決熱量傳遞效率低的材料，而導熱材料有很多種，如導熱硅膠片、導熱硅脂、導熱凝膠、導熱雙面膠、導熱粘接膠、導熱硅膠布等等，每一種導熱材料都有其特點和其所擅長的領域，雖然它們有著各種差異，但它們的目的是提高熱量傳遞效率。

九

高導熱低熱阻の導熱硅脂

（一）、簡介

為滿足特殊器件高導熱，低熱阻的應用需求，新推出導熱系數為5W/m·K，導熱熱阻為0.076℃*cm2/W的導熱硅脂。

此產品具有低揮發份、優秀耐溫、耐氣候老化性等特點?？稍?40℃~150℃的溫度下長期保持接觸面的濕潤脂狀態。具有施工方式簡單，可采用涂覆，絲印及點膠等工藝，特別適用于發熱部件有效降低散熱器與發熱源的接觸熱阻，常用于CPU、散熱器、散熱模塊、電源模塊等。

(二）、應用
（1）CPU:導熱硅脂主要是涂覆在CPU上，CPU屬于超高精度的半導體器件，在電腦中居于核心地位。它對溫度升高異常敏感，為此CPU上都裝有帶熱管的散熱器。這種散熱器的散熱效率非常高。但再高的散熱效率也要首先把CPU上的熱量很好的傳遞出去，熱管才能發揮作用。

(2)散熱器:看上去很大的接觸面，而實際上存在很多小的間隙，真正接觸到的只是一些點，這就使得導熱效果大打折扣。解決這一問題的辦法就是用導熱硅脂去填充這些間隙。其作用是用來向散熱片傳導CPU散發出來的熱量，使CPU溫度保持在一個可以穩定工作的水平，防止CPU因為散熱不良而損毀，并延長使用壽命。在散熱與導熱應用中，即使是表面非常光潔的兩個平面在相互接觸時都會有空隙出現，這些空隙中的空氣是熱的不良導體，會阻礙熱量向散熱片的傳導。而導熱硅脂就是一種可以填充這些空隙，使熱量的傳導更加順暢迅速的材料。

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