高导热5W/m·K低热阻的导热硅脂

导语：随着电子设备的性能和功能的提高，每个设备产生的热量增加，热量有效地散发、消散和冷却热量很重要。对于5G智能手机和AR/VR设备等高性能移动产品，由于采用高性能IC和追求减轻重量的高度集成设计，导致散热部件的安装空间受到限制，因此利用高导热垫片和导热凝胶等TIM材料来更好地散热。

TIM热管理材料分类の紹介概述

热管理，包括热的传导、分散、存储与转换，正在成为一门新兴的横跨物理、电子和材料等的交叉学科，在电子、电池、汽车等行业都有特定的概念和含义，其中的热管理材料发挥了举足轻重的作用，与其它控制单元协同运作保证了工作系统正常运行在适当的温度。

伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展，电子器件功率密度持续攀高，更急需高效的热管理材料和方案来保证产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。热管理材料是热管理系统的物质基础，而成分、结构及加工工艺对热管理材料的核心技术指标热传导率有重大影响。

图1 电子设备热管理系统

二

TIM热管理材料

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

选择理想的热界面材料需要关注如下因素：

1）热导率：热界面材料的体热导率决定了它在界面间传递热量的能力，减少热界面材料本身的热阻；

2）热阻：理想情况下应尽可能低，以保持设备低于其工作温度；

3）导电性：通常是基于聚合物或聚合物填充的不导电材料；

4）相变温度：固体向液体转变，界面材料填充空隙，保证所有空气被排出的温度；

5）粘度：相变温度以上的相变材料粘度应足够高，以防止在垂直方向放置时界面材料流动滴漏；

6）工作温度范围：必须适应应用环境；

7）压力：夹紧产生的安装压力可以显著改善TIM的性能，使其与表面的一致性达到最小的接触电阻；

8）排气：当材料暴露在高温和/或低气压下时，这种现象是挥发性气体的释放压力；

9）表面光洁度：填充颗粒影响着界面的压实和润湿程度，需要更好地填补了不规则表面的大空隙；

10）易于应用：容易控制材料应用的量；

11）材料的机械性能：处于膏状或液态易于分配和打印；

12）长期的稳定性和可靠性：需要在设备的整个寿命周期内始终如一地执行（如微处理器7-10年，航空电子设备和电信设备的寿命预计为数十年）；13）成本：针对不同应用，在性能、成本和可制造性等因素进行综合权衡。

2-1-1 热油脂（Thermal Greases）

通常由两种主要成分组成，即聚合物基和陶瓷或金属填料。硅树脂因其良好的热稳定性、润湿性和低弹性模量而被广泛应用，陶瓷填料主要使用如氧化铝、氮化铝、氧化锌、二氧化硅和铍的氧化物等，常用的金属填料如银和铝。将基础材料和填料混合成可用于配合表面的糊状物，当应用在“粗糙”的表面被压在一起时，油脂会流进所有的空隙中以去除间隙空气。2-1-2 相变材料（Phase Change Materials, PCM）PCM传统上是低温热塑性胶黏剂，通常在50-80°C范围内熔化，并具有多种配置，以增强其导热性；基于低熔点合金和形状记忆合金的全金属相变材料已经有研究发展。相变材料通常设计为熔点低于电子元件的最高工作温度。热垫（Thermal Pads）热垫的关键是它们改变物理特性的能力。在室温下，它们是坚固的，容易处理，当电子元件达到其工作温度时，相变材料变软，随着夹紧压力，它最终开始像油脂一样流入接头的空隙中，该材料填补了空气间隙和空隙，改善了组件和散热器之间的热流。相比于油脂材料热垫不受泵出效应和干问题困扰。低熔点合金（Low Melting Alloys, LMAs）基于低熔点合金（或称为液态金属）的相变热界面材料，需要在低于电子元件工作温度的液态状态下才能流入所有的表面边缘。低熔点合金具有优异的导热、导电性，而且性质稳定、常温下不与水反应，不易挥发、安全无毒。通过不同的配方可实现不同熔点、不同粘度、不同热导率/电导率，以及不同物理形态的液态金属材料。铋、铟、镓和锡基合金（如镓铝合金、镓铋合金、镓锡合金、镓铟合金）是最常用的合金，通常不使用有毒性和环境问题的镉、铅和汞基合金。形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA）将一种或多种形状记忆合金颗粒分散在热油脂中，并在设备工作温度下应用于热源和散热器之间的界面，研究表明形状记忆合金增强了电子器件与散热器之间的热接触。在电子器件使用过程中，温度的升高使形状记忆合金由低温马氏体相变为高温奥氏体相变。片状剥离粘土（Exfoliated Clay）将一种或多种聚合物、导热填料和剥离粘土材料组成一种相变材料，在粘土剥离成热界面材料的过程中，粘土颗粒弥散成长径比大于200且表面积大的片状结构。由于高长径比，只需要少量颗粒小于10wt%的粘土颗粒就能显著提高TIM的热性能；也有人认为，这些粒子减缓了氧气和水通过界面材料的扩散和减慢了挥发性组件的释放速度，从而减少了泵出和干出，提高了TIM的可靠性和性能。熔丝/不熔的填料（Fusible/Non-Fusible Fillers）将硅树脂等聚合物与可熔性填料（如焊料粉末）结合而成的混合物TIM，在固化过程中，焊料颗粒回流融合在一起形成高导热网络结构。还可以在相变材料中添加难熔填料，以形成易熔和难熔填料的混合物，从而增强TIM的机械性能。当热通过渗透（即点对点的颗粒接触）传导时，不可熔颗粒也会增加基体的热导率。测试的非易熔颗粒填料材料包括氧化锌、铝、氮化硼、银、石墨、碳纤维、金刚石和金属涂层填料，如金属涂层碳纤维或金属涂层金刚石，在热界面材料中，推荐易熔填料比例为60-90wt%和非易熔填料比例为5-50wt%。2-1-3热传导弹性体（Thermally Conductive Elastomers）热传导弹性体（或称为凝胶，Gels）通常由填充有热传导陶瓷颗粒的硅弹性体组成，可以用编织玻璃纤维或电介质膜等增强机械强度。弹性体通常用于需要电绝缘的设备中，弹性材料的TIMs不像油脂可自由流动，为了符合表面的不规则性，需要足够的压缩载荷来变形。在低压力下，弹性体不能填充表面之间的空隙，热界面电阻高；随着压力的增加，弹性体填充了更多的微观空隙，热阻减小。若组装完成，就需要永久性的机械紧固件来保持连接，所获得的热阻取决于厚度、夹紧压力和体积导热系数。2-1-4 碳基热界面材料（Carbon Based TIMS）碳纤维/纳米纤维（Carbon Fibre/Nano-Fibre）通过精密切割连续的高导热碳纤维束和静电植绒纤维排列在基材上，并用一层薄薄的未固化粘合剂固定形成一个天鹅绒一样的结构。基材包括金属箔、聚合物和带有粘合剂的碳片，如硅树脂、环氧树脂和陶瓷粘合剂纤维，它们可以独立弯曲以跨越局部间隙，同时需要较低的接触压力以确保每根纤维都能接触两个表面。石墨片（Graphite Flakes）把蠕虫石墨在没有粘合剂的情况下压缩在一起，形成一个有粘性的高纯度石墨薄片，这些柔性材料最初是用于流体密封的垫片（如内燃机的封头垫片），由于石墨片材料具有天然的多孔性，将其浸渍矿物油或合成油等聚合物可用于开发特定等级的高性能柔性石墨片用于TIM应用。碳纳米管（Carbon Nanotubes）结合碳纳米管结构及导热特性，它在热管理技术中潜在的应用方向主要包括：(1) 将碳纳米管作为添加剂改善各种聚合物基体内的热传递网络结构，进而发展高性能导热树脂、电子填料或黏合剂；(2) 构建自支撑碳纳米管薄膜结构, 通过调制碳纳米管取向分布实现不同方向的传热；(3) 发展碳纳米管竖直阵列结构，通过管间填充、两端复合实现热量沿着碳纳米管高热导率的轴向方向传输，以期为两个界面间热的输运提供了有效的通道开发高性能[3]。最常见的基于碳纳米管TIMs主要分为三类，按照制造复杂性的顺序排列如下：碳纳米管和碳纳米管与金属颗粒在聚合物基体中的均匀混合，碳纳米管在衬底上的垂直排列生长，以及在芯片和热分布器之间的两面排列生长。在碳纳米管TIMs中，碳纳米管各向异性的结构物性特点及与其它材料接触界面热阻过大的问题是需要研究者们重点关注研究的方向。电子装置的总热阻通常包括装置本身对环境的热耗散和TIM之间的接触热阻。而功率损耗的增加是一种趋势，将需要具有更高性能、最低热阻和长期可靠性的热界面材料。石墨烯（Graphene）石墨烯热界面材料主要以石墨烯或石墨烯与碳纳米管、金属等复合作为导热填料，材料基体主要以环氧树脂（导热胶黏剂）为主要研究方向，其它基体如硅油、矿物油、硅橡胶、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚氨酯等。石墨烯作为导热填料的原料主要包括石墨烯片、剥离膨胀石墨烯片层、单层和多层石墨烯、单壁碳纳米管和石墨烯、多壁碳纳米管和石墨烯、联苯胺功能化石墨烯、石墨烯和银颗粒及氧化石墨烯等添加形式。单层或少层石墨烯还可以用于高功率电子器件散热，如将化学气相沉积（CVD）法制备的石墨烯转移到高功率芯片上。其散热效果取决于石墨烯片的大小及层数，且在转移过程中易引入杂质或产生褶皱和裂纹，也会影响石墨烯散热效果。提高CVD法制备的石墨烯质量和优化转移方法减少其转移过程中的损坏，或直接将石墨烯生长在功率芯片表面，是提高石墨烯散热效果的主要方法。将石墨烯制备成宏观薄膜应用于热管理中也是一种重要的途径，主要方法有：将液相剥离石墨烯经过旋涂、滴涂、浸涂、喷涂和静电纺丝等方式成膜；将氧化石墨烯通过高温还原或者化学还原成膜；将石墨烯和碳纤维复合成膜；或者将石墨烯薄膜制备成三维形状成膜等。石墨烯需要和器件基板接触，因此减少石墨烯薄膜和基板间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题，如采用共价键、功能化分子等方式。石墨烯薄膜性能和价格有优势才能取代目前主流的石墨膜（PI）散热片，这对石墨烯薄膜产业化是一个极大的挑战。

三

封装材料

电子封装材料是半导体芯片与集成电路连接外部电子系统的主要介质，对电子器件的使用影响重大。理想的电子封装材料应满足如下性能要求：（1）高的热导率，保证电子器件正常工作时产生的热量能及时散发出去；（2）热膨胀系数需要与半导体芯片相匹配，避免升温和冷却过程中由于两者不匹配而导致的热应力热应力损坏；（3）低密度，用在航天、军事等方面，便于携带；（4）综合的力学性能，封装材料对电子元器件需起到支撑作用。

图2 典型封装材料的热膨胀系数及热导率与密度比值3-1 焊料

铅锡焊料由于熔点低、性价比高等特点成为低温焊料中最主要的焊料系列，但由于所含铅的比例高给环境带来了严重的污染，世界各国都在对性能相近或更高的无铅焊料进行重点研究。

新的元素添加到基于Sn体系中有如下基本要求：1）降低纯锡表面张力，提高润湿性；2）使焊料和基体之间通过扩散快速形成金属间化合物；3）提高Sn的延性；4）防止b-Sn转变为a -Sn，导致不必要的体积变化，降低焊料的结构完整性和可靠性；5）在液相可以转变为两种或两种以上固相的情况下，用共晶或近共晶成分保持熔点在183℃左右；6）改善机械性能（如蠕变、热-机械疲劳、振动和机械冲击、剪切和热老化）；7）防止锡晶须过度生长。

已被人们研究的可替代Sn-Pb体系中铅的金属有Ag、Bi、Cd、Cu、In、Sb、Zn、Al等，主要被研究开发的合金体系有：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，另外活性纳米粒子（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）的添加可以改变焊料的微观结构、熔化温度、润湿性和机械性能。

无论在学术研究还是工业应用，由于高或低的熔点、高界面生长、低润湿性、低耐蚀性和成本等问题，很难用任何一种焊料合金来代替所有的Sn-Pb焊料。现实的解决方案可能是通过与其他合金元素相结合来进行适当的应用，或者通过研究焊料合金的物理冶金和加工条件，改善焊料的微观结构和可靠性，及寻找具有良好重复性的工业规模合成路线等。

3-2 聚合物基复合材料

导热聚合物材料的研究主要集中在填充型导热聚合物材料方向，

聚合物基体主要有：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；

导热填料类型主要有：（1）金属类，如铜、银、金、镍和铝等；（2）碳类，如无定型碳、石墨、金刚石、碳纳米管和石墨烯等；（3）陶瓷类，如氮化硼（BN）、氮化铝（A1N）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、氧化镁（MgO）、氧化铍（BeO）、氧化铝（Al2O3）、氧化锌（ZnO）、氧化硅（SiO2）等。填料的添加量、形状、尺寸、混合比例、表面处理及取向、团聚、网络结构等都对聚合物基复合材料的热导率有很大的影响。

聚合物基复合材料有如下特性：1）可通过选择适当的填料来控制电气绝缘和电气传导；2）易加工的整体零件或复杂的几何形状；3）重量轻；4）耐腐蚀；5）若使用柔性聚合物，则须符合相邻粗糙表面的几何形状；6）聚合物复合材料的回弹性会引起振动阻尼。聚合物基复合材料不仅应用于电子封装，还应用于LED器件、电池和太阳电池等。

3-2 金属基复合材料

金属基复合材料通过改变增强相种类、体积分数、排列方式或复合材料的热处理工艺，能够实现热导率高、热膨胀系数可调的功能，并综合金属基体优良的导热性、可加工性和增强体高导热、低热膨胀的优点，能够制备出热物理性能与电子器件材料相匹配的封装材料。

金属基复合材料导热性能的主要影响因素为增强体和金属基体的物性，如种类、含量、形状、尺寸及纯度等。目前工艺成熟且性能稳定得到广泛应用的是高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料（热导率达200W/（m·K）、热膨胀系数为7.8×10-6K-1，密度仅为3.0g/cm3），而为了开发热导率更高的金属基复合材料，目前主要的研究方向是金刚石、石墨烯等增强的铝基、铜基和银基复合材料，但此类金属基体与金刚石或石墨烯之间润湿性较差，界面效应成为制约其性能的瓶颈。

3-2-1单项增强体金属基复合材料

纤维：包括碳纤维增强铜基和铝基复合材料（Cf/Cu、Cf/Al、），碳化硅纤维增强铜基复合材料（SiCf/Cu），以及金刚石纤维增强铝基复合材料，材料体中纤维以空间随机分布、平面随机分布和单向分布。

片体：如石墨片、石墨烯纳米片等二维平面结构材料。

颗粒：常见的有石墨颗粒、硅颗粒、碳化硅、金刚石等，其中Si/Al，SiC/Al广泛应用于电子封装工业。

网络互穿：增强相与基体相在空间都保持连续分布，从而可弱化复合界面对材料热学性能的显著影响，如C/Al、（SiC+C）/Al、CNTs/Cu等复合材料。

3-2-2 混杂增强体金属基复合材料

颗粒-颗粒：包括双粒度同质颗粒、双粒度异质颗粒和等粒径异质颗粒等，如双粒度SiC/Al、等粒径（Dia+SiC）/Al等复合材料。

颗粒-片体：理论上有望弥补片体各向异性和颗粒增强效率低，同时发挥片体在半导体器件平面方向上的低膨胀与颗粒高导热的作用，或者实现片体在平面方向上的高导热与颗粒抑制热膨胀的作用相匹配，如石墨片+碳化硅浸渗液相铝合金复合材料。

纳米材料：不仅有优异的力学性能、极低的热膨胀系数，而且具有很高的导热性能，如碳纳米纤维、碳纳米管、石墨烯纳米片、纳米金刚石等。利用粉末冶金方法、片状粉末冶金方法、选择性涂布浸渍、金属箔冷轧退火等工艺，可制备如纳米项增强材料如碳纳米管与金属粉末（铜粉末）、片状粉末冶金（CNTs/Al、CNTs/Cu及GNS/Al）等复合材料。纳米相表面金属化有望改善由纳米相丰富的比表面积和金属基体稳定的化学性质带来的界面结合困难问题，常用方法有（电）化学镀铜、镀镍等]。

3-3相变材料

相变材料（Phase Change Materials, PCM）是利用物质在相变（如凝固/熔化、凝结/汽化、固化/升华等）过程发生的相变热来进行热量的储存和利用的潜热存储材料。

图3 储能材料的分类

PCM根据其化学成分可归类为有机和无机相变材料。有机相变材料主要由烷烃制成，包括石蜡、脂肪醇 、脂肪酸、蜡及烷烃基合金等；无机相变材料包括熔盐、盐水合物和金属等；另一类相变材料包括有机-无机、无机-无机和有机-有机化合物的共晶混合物。

无机共晶混合物适用于高温热存储系统，如集中太阳能热电厂；有机共晶体适用于低温储热，如维持建筑温度，用于电池组的热管理系统等；石蜡、脂肪酸和脂肪醇等有机化合物熔点低（10〜60℃），适用于家用热存储。直链烃石蜡具有熔融热高、低蒸气压、化学惰性、无相分离的自发成核等理想特性，是目前研究最多的有机PCM 之一，但石蜡的热导率仅为0.2W/(m·K )，增加了其熔化时间以及蓄热系统的充热时间，因此向石蜡中加入高热导率填料形成PCM复合材料是研究的一个热点。

PCM材料要注意的问题:

1、传统的PCM性质分析方法局限性：1）分析少量样本（1-10毫克），尽管PCMs的某些行为取决于其数量；2）分析仪器复杂而昂贵；3）无法直观观察到相变。

2、长期稳定性：1）PCM-容器系统的稳定性，储存材料和容器的长期稳定性不足是限制潜热储存广泛使用的一个问题。一个相关的方面是这些系统的使用寿命，以及它们在不降低性能的情况下能够承受的循环次数；2）材料腐蚀，大多数关于盐水合物腐蚀试验的文献都是用稀释的盐水合物进行的，通常在化学工业中使用，只有少数结果是基于对实验装置的观察；3）材料封装，如不同的几何形状，有机共晶的结晶过程，不同组分比例的包封，封装浓缩空隙，微胶囊化等。

四

隔热材料

隔热材料主要是指具有绝缘性能、对热流可起屏蔽作用的材料或材料复合体，通常具有质轻、疏松、多孔、导热系数小的特点，工业上广泛用于防止热工设备及管道的热量散失，或者在冷冻和低温条件下使用，因此又被称为保温或保冷材料，同时由于其多孔或纤维状结构具有良好的吸声功能，也广泛用于建筑行业。

4-1 材质分类

隔热材料依据材质可分为无机隔热材料、有机隔热材料、金属及其夹层隔热材料。

无机材料：（1）天然矿物，如石棉、硅藻土等；（2）人造材料，如陶瓷棉、玻璃棉、多孔类隔热砖和泡沫材料。此类材料具有不腐烂、不燃烧、耐高温等特点，多用于热工设备及管道保温。

有机材料：（1）天然有机类，如软木、织物纤维、兽毛等；（2）人造或合成有机类，如人造纤维、泡沫塑料、泡沫橡胶等；（3）蜂窝材料，如蜂窝纸、蜂窝板。此类材料具有导热系数极小、耐低温、易燃等特点，适用于普冷下的保冷材料。

金属及其夹层隔热材料：（1）金属材料，如铜、铝、镍等箔材；（2）金属箔与有机或无机材料的夹层（或蜂窝）复合材料。此类材料具有很高的红外辐射反射率，主要应用于航空航天中的高温热防护领域。

4-2 形态分类

隔热材料依据材料形态分为多孔隔热材料、纤维状隔热材料、粉末状隔热材料和层状隔热材料。

多孔材料又称泡沫隔热材料，具有质量轻、绝缘性能好、弹性好、尺寸稳定、耐稳定性差等特点，主要有泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫橡胶、硅酸钙、轻质耐火材料等。

纤维状隔热材料又可分为有机纤维、无机纤维、金属纤维和复合纤维等，工业上主要应用的是无机纤维，如石棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝陶瓷纤维、晶质氧化铝纤维等。

粉末状隔热材料主要有硅藻土、膨胀珍珠岩及其制品，主要应用在建筑和热工设备上。

4-3 新型隔热材料

4-3-1 气凝胶保温隔热材料

气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成的纳米多孔网络结构，并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料，孔隙率高达80%~99.8%，密度低至0.003g/cm3，常温热导率低于空气，是一种较为理想的轻质、高效隔热材料。

气凝胶隔热材料主要包括SiO2气凝胶、ZrO2气凝胶、Al2O3气凝胶、Si-C-O气凝胶及碳基气凝胶（如石墨烯气凝胶）等，在建筑、石化、航空航天等领域有广泛使用。如民用领域的气凝胶透明玻璃墙体、硅气凝胶夹芯板及柔性气凝胶隔热毡等，广泛应用于管道、飞机、汽车等保温体系中；航天航空领域的陶瓷纤维-气凝胶复合隔热瓦等。

4-3-2 碳质保温隔热材料

碳毡是一种低强碳纤维，主要可由聚丙烯腈纤维、沥青（石油沥青和煤沥青）碳纤维、酚醛纤维、纤维素（即粘胶人造丝）纤维等制成，其导热系数小、热容量低、密度小、线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击强、耐化学腐蚀性强、高纯无污染等优异特性，主要应用于晶体硅铸锭炉、柴油车尾气过滤器用陶瓷烧结、金属热处理、稀土类磁性材料制造、半导体晶圆生产设备、真空电阻炉、感应炉、烧结炉、热处理炉等。

4-3-3 复合保温隔热材料

复合硅酸盐保温材料具有可塑性强、导热系数低、耐高温、浆料干燥收缩率小等特点，主要有硅酸镁、硅镁铝、稀土复合材料等。海泡石保温隔热材料是复合硅酸盐保温材料中的佼佼者，硅酸铝耐火纤维可以制作薄层陶瓷纤维隔热层，或者纤维垫、纤维毡、纤维板、纤维纸、纤维绳及织物等，可广泛用于航空航天领域等。

隔热保温材料是节约能源的一个有效手段，开发科技含量高、性能优良且稳定、使用寿命长、制造成本低、环境友好的隔热材料是未来发展的重点和热点，其中憎水性保温隔热材料（如硅酸盐材料）、泡沫类保温隔热材料（如应用于核工业的泡沫陶瓷、建筑隔热的泡沫玻璃等）、环境友好型保温隔热材料（如利用粉煤灰制备热工窑炉用隔热材料）等是主要的发展方向。

五

热电材料

图4 热电制冷器件

热电制冷器件是利用热电材料的Peltier效应，可以在通入电流的条件下将热从高温端转移到低温端，实现电到热的转化，提高电子模块封装的冷却效果，从而减少芯片结温或适应更高的功耗。理想的热电材料需要高的无量纲优值（zT），即低的热导率、高的功率因子；热电制冷器件具有小巧、无噪音、没有活动部件等优势、还可以进行主动温度控制，是固态激光器、焦平面特测器阵列等必备冷却装置，还可以利用Peltier效应的逆效应Seebeck效应将汽车尾气等热能转化为电能[3]。

热电制冷器件可调节的热流量大小有限，能效比（Coefficient of Performance，COP）要比传统的冷凝系统低，并依赖于应用环境（通常小于1），意味着热电制冷器件所消耗的电能相当/或大于元器件被冷却的功率耗散，这些缺点主要是由于热电材料本身的局限所致，所以热电制冷器件目前仅应用在相对较低的热流量场合。为了改善热电制冷器件的性能，开发高性能的热电材料是业界主要的研究方向之一。

图5 n型（a）及 P型（b）典型热电材料的无量纲优值 zT

六

小结

从工程应用的角度而言，对于热管理材料的要求是多方面的。例如，希望热界面材料在具有高热导率的同时保持高的柔韧性和绝缘性；对于高导热封装材料，则希望高的热导率和与半导体器件相匹配的热膨胀率；对于相变储热材料，则希望高的储热能力和热传导能力。为了同时兼顾这些特性，将不同的材料复合化在一起从而达到设计要求的整体性能是热管理材料的发展趋势，性能主要影响因素有增强体的物性（热导率、热膨胀率、体积分数、形状及尺寸）、基体的物性（热导率和热膨胀率等）、增强体/基体的界及增强体在基体中的空间分布（弥散或连续分布）。
近来人们研究发现，材料的非均匀复合构型（如混杂、层状、环状、双峰、梯度、多孔、双连续/互穿网络、分级、谐波等）更有利于发挥复合设计的自由度和复合材料中不同组元间的协同耦合效应，复合界面（亚微米尺度界面层）的微观结构精细调控（化学成分、结合状态、微观结构及物相组成等）影响着界面处产生的界面应力、界面化学反应、界面组分偏析、界面结晶等界面效应，导致界面处热及力学性能的不同，从而显著影响到复合材料的热导率及热膨胀率，这些已经成为热管理材料复合化研究的主要方向。

TIM 热管理材料---导热硅脂

一

简介

导热硅脂也常称为散热膏，是以特种硅油做基础油，添加耐热、导热性能优异的材料如新型金属氧化物做填料，配以多种功能添加剂，经特定的工艺加工而成的膏状物。颜色因材料不同而具有不同的外观。其具有良好的导热、耐温、绝缘等性能，是耐热器件理想的介质材料，而且化学性能稳定，在使用中不会产生腐蚀气体，不会对所接触的金属产生影响。广泛用于功率放大器、晶体管、电子管、CPU等电子元器件的导热及散热，从而保证电子仪器、仪表等的电气性能的稳定。

（一）应用目的

发热源与散热器直接接触，在其结合处形成一个高的梯度温差，即使是抛光过的表面，也无法做到两个表面物理全接触。如果将导热材填充其间，可以看到它有效的降低了发热源和散热器的温差。减少热阻，就必要做到物理上的完全接触，这样才能形成高效热传导途径。

（二）应用原理

导热膏的导热原理就是填充CPU和散热器中间的空隙，令两者实现充分接触，电器在工作过程中更有利于热能传递出去。所以导热膏使用不能过厚，过厚的硅脂层阻碍热能传递，不利于热量快速传出。所以导热硅脂在使用的时候适量即可，并不是涂抹越多导热效果越好。

二

导热硅脂关键性能参数

（一）、导热系数

导热系数是导热硅脂应用过程重要指标之一，一般用户都缺少直接测试导热系数的仪器，均是整机测试验证散热效果，但是这都是短暂的效果，比如需求导热系数1.0w/m.k，而厂家提供0.8w/m.k，从用户整机试验可能看不出明显差异，但是实际应用后时间久了，导热效果可能就会跟不上，导致产品提前失效；选择准确的导热系不要轻易相信理论值，而要实实在在的测试值，大家在选择导热系数的时候多了解与导热系数相关的参数，比如测试面积、热流量、测试热阻、测试压力、平均温度等等，如果能把这些参数都说明白，说明该导热硅脂是经过严格测试得出的导热系数，防止得到与实际需求偏低的导热硅脂。

（二）稠度

稠度是导热硅脂操作性重要的指标，一般表征的项目有细腻度、粘度、针入度，细腻度要求导热硅脂生产出来无颗粒，有颗粒的情况下会导致接触面不平，并且表现干巴，难以刮平；同一导热系数的导热硅脂粘度越大或者针入度越小，那么操作起来相对就越难，所以大家确认好导热系数后，还要对比操作性，以免影响生产效率。

（三）、高温老化

为保证导热硅脂在产品预期寿命内的应用可靠，那么导热硅脂耐候性知识就需要了解两个方面，一是老化后导热硅脂导热系数衰减率有多少；二是老化后挥发性如何，出油率如何；确认好了这些也就基本可以确认导热硅脂是否会在使用过程中提前失效。

大部分用户对导热硅脂的选择均是在网上直接购买，对于导热硅脂硅脂应用后的稳定性优劣有比较简单的方法，不需设备，只需要观察严重性即可。鉴别方法为烘烤，烘烤的目的是模拟导热硅脂长期在高温下各成分物料是否会分离，重量会不会变小以及物料本身性质会不会变化，比如颜色。导热硅脂性能越稳定，高温烘烤发生变化的现象就越轻微，反之不稳定，各物料发生变化的现象越严重。简单方法是取5-10g的导热硅脂放置于锥形瓶中，使用表面皿盖住，在150-200℃环境下烘烤一段时间，观察表面皿油晕现象，油晕越严重，说明导热硅脂在后续应用过程中稳定性相对就会差，这是鉴别的方法之一。

三

导热硅脂选择注意事项

实际应用中，不同企业由于生产工艺、产品使用环境等差异，对导热硅脂的各性能需求存在一定的差异，如何选择适合自己产品的导热硅脂，需重点关注以下几个方面。

1）、细腻度：导热硅脂的细腻度是否优越，可以从几个方面进行识别，比如胶体均匀、色度光亮、易操作、胶体无粗矿颗粒等等表面现象，所以选择导热硅脂外观指标以及操作性是判定导热硅脂品质的关键一步，如果导热硅脂胶体不均匀，部分稀，部分稠或者难均匀操作，都会导致散热效果下降，所以导热硅脂细腻度至关重要。

2）、油离度：是指导热硅脂在特定温度下保持一定时间后硅油析出量，是评价导热硅脂稳定性的指标。有不少用户在使用过程中发现有些导热硅脂使用一段时间后上层出现一层油，说明这些导热硅脂在存储稳定性方面相对较差，如果没有特殊工艺搅拌分散，产品的散热性及操作性均会下降。所以导热硅脂存储稳定性可以测试油离度，测试方法可以咨询专业的生产厂家。

3）、耐热性：指的是导热硅脂在受热的条件下仍能保持其优良的性能，保持使用寿命更加长，大家都明白，一般能使用到导热硅脂的产品，应用环境均是高温环境，导热硅脂耐热性越好，那么使用就更加持久。

四

导热硅脂使用注意事项

1）涂抹散热膏不要使用手指涂抹，应该使用指套；

2）使用之前，首先确认散热器底座和器件核心表面没有异物，才能轻轻把散热器放在器件上；

3）把散热器放在器件上后，不能不能转动或者平移散热器，否则可能会导致散热器和器件之间的导热脂厚度不均匀；

4）储存方面，不要放在太阳直射的地方，放于阴凉通风处，开封使用后尽量一次用完，如有剩余一定要密封后保管；

5）安全方面，应避免接触皮肤和眼睛，如误入眼睛，请立即用清水洗干净，有必要时看医生，接触皮肤用干毛巾擦去，并用肥皂洗干净。

五

导热硅胶与导热硅脂的区别

在选购导热系产品时，很多人会将导热硅胶和导热硅脂搞混淆，它们名字差不多，但并不是同一款产品，使用上也有着很大的不同。那么，怎么分区导热硅胶和导热硅脂呢？

导热硅胶是一种单组份脱醇型室温固化硅橡胶，具有对电子器件冷却和粘接功效。可在短时间内固化成硬度较高的弹性体。固化后与其接触表面紧密贴合以降低热阻,从而有利于热源与其周围的散热片、主板、金属壳及外壳的热传导。产品具有导热性能高、绝缘性能好以及便于使用等优点，对包括铜、铝、不锈钢等金属有良好的粘接性, 固化形式为脱醇型，对金属和非金属表面不产生腐蚀。

而我们通常所说的导热硅脂，是一种油脂状的，没有粘接性能，不会干固，是采用特殊配方生产，使用导热性和绝缘性良好的金属氧化物与有机硅氧烷复合而成。产品具有极佳的导热性，良好的电绝缘性，较宽的使用温度（工作温度 -50℃ —+230℃），很好的使用稳定性，较低的稠度和良好的施工性能，本品无毒、无腐蚀、无味、不干、不溶解。

（一）、特性不同

1）导热硅脂：具有高导热率，极佳的导热性，良好的电绝缘性(只针对绝缘导热硅脂)，较宽的使用温度，很好的使用稳定性，较低的稠度和良好的施工性能。

2）导热硅胶：通过空气中的水份发生缩合反应放出低分子引起交联固化，而硫化成高性能弹性体。具有卓越的抗冷热交变性能、耐老化性能和电绝缘性能。并具有优异的防潮、抗震、耐电晕、抗漏电性能和耐化学介质性能。

（二）、用途作用不同

1）导热硅脂：用于功率放大器、晶体管、电子管、CPU等电子元器件的导热及散热，从而保证电子仪器、仪表等的电气性能的稳定。

2）导热硅胶：广泛涂覆于各种电子产品，电器设备中的发热体（功率管、可控硅、电热堆等）与散热设施（散热片、散热条、壳体等）之间的接触面，起传热媒介作用和防潮、防尘、防腐蚀、防震等性能。

六

导热硅脂的使用操作步骤方法

导热硅脂作为一种帮助散热的佳品，在帮助电脑CPU等的散热方面起到了至关重要的作用。但是很多人都不知道应该如何正确的涂抹导热硅脂。

1）清理基材表面：使用导热硅脂之前，需要把待涂抹硅脂基材清理干净。若是基材表面坑坑洼洼或者有灰尘，影响硅脂服帖性。导热硅脂无基材无法充分接触，之间影响散热性能；

2）准备工具：一般导热硅脂装在罐子中，使用的时候需要借助刮板、手套等工具，避免皮肤直接接触硅脂。还有的导热硅脂属于针筒包装，这类更容易施工，涂抹到基材表面后，用刮板刮平就可以了；

3）表面整理：涂抹基材中的导热硅脂，若想发挥更好性能，需要观察涂抹硅脂是否平整、是否均匀，厚度不可以超过3m；

4）组装电器：导热硅脂涂抹后，不需要做任何等待就可以直接进行下一步施工。组装散热器的时候，需要用螺丝把散热器与发热体紧固，这样才能保障与导热硅脂充分结合，发挥散热性能。

（一）、涂抹导热硅脂

第1步：去除涂覆层杂质

在涂抹导热硅脂之前，首先应该确保涂覆层的光洁，检查一下表面是否有杂质、尘埃等，也检查一下涂覆层的表面是否有锈斑，以免影响到接下来的操作。并且，假如涂覆层有锈斑等，也会导致导热硅脂的涂抹不充分，进而减少导热硅脂的使用寿命。因此，去除杂质以及确保涂覆层光洁这一步看似简单，却必不可少。

第2步：均匀涂抹

确保涂覆层光洁之后，接下来就是最重要的涂抹环节了。在涂抹导热硅脂的时候，可以先将少量导热硅脂放置在涂覆层上，然后用刮板刮均匀即可。在这里，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层上的导热硅脂均匀且轻薄。涂抹完导热硅脂后观察表面是否有气泡，有气泡的地方需要用刮板刮平。

（二）、以涂抹CPU导热硅脂为例

（1）在CPU外壳中央点少量导热硅脂，硅脂的容器不一定是针管，也可能是小瓶，可以用牙签等挑少量硅脂置于相同位置；

（2）用小纸板或塑料片刮硅脂，使硅脂均匀的在CPU外壳上，摊开为薄薄的一层；

（3）摊开均匀后，隐约可见CPU金属外壳在薄薄的一层硅脂下面。硅脂不易涂太厚，因为它的导热系数毕竟没有金属高，更不要溢出CPU外壳边缘，如若粘到主板上，需用棉签或干净的纸板或塑料片刮掉CPU外壳边缘溢出的硅脂。

操作使用注意事项：

1、将无绒布蘸上丙酮清洗CPU表面以及散热器底部，千万不要用手直接去碰触；

2、确定即将涂抹的区域，在中间位置挤上适量的导热硅脂；

3、戴上指套来回按压，直到导热硅脂均匀的分布在涂抹区域。按压时可以按照顺时针或者逆时针的方向去运动，有助于涂抹大大小小的缝隙；

4、将多余的胶粘剂擦拭干净，观察整个区域的颜色是否一致。如果涂抹过的区域与其它地方的颜色不太一样，说明缝隙已经被填补完整，可以投入使用中。

除了上述方法之外，还可以在CPU中间滴几滴，通过散热器的压力将其挤压均匀。这种方法更省事儿，不过有可能出现局部缺胶的情况，操作时多加注意。

七

导热硅胶常见问题解答

Q1：导热硅脂导热系数越高越好吗？

A：不是，导热系数越高的前提，还要保证产品其它性能满足应用需求，才能保证产品在长期应用过程中不会出现其它问题，比如刮不平、有颗粒、变干等。

Q2：有部分用户提出导热硅脂固化了，干了？

A：导热硅脂是不会固化的，但是品质劣质的硅脂是有可能会变干的，这里需要说明导热硅脂应用过程不会发生化学反应，也就不会结构化，也就是不会固化，变干是由于油分离太多，导致硅脂变稠干巴。

Q3：导热硅脂粘度越高，是不是导热系数越好？

A：一定，导热硅脂导热系数是由配方中各物料的导热性能决定的。

Q4：导热硅脂施胶工艺有哪些，需要注意哪些事项？

A：常见的有点、刮、印刷、抹，一般共同需要注意的是是否有颗粒，是否易操作，是否有刺激气味等。

Q5：导热硅脂还有哪些俗名，以便区别？

A：常见的俗称有散热硅脂，导热膏，散热膏，所以大家在遇到这些品名时，均是导热硅脂。

Q6：导热硅脂有粘接性吗？

A：准确来说，导热硅脂具有一定的黏性，但达不到粘接性的效果，黏性是为了更好的附着于散热元器件上，不至于位移。

Q7：有些产品需要返修拆装，导热硅脂可以重复使用吗？

A：一般是可以重复使用的，但是建议不要重复使用，主要考虑在返修过程容易受到污染，再次使用，污染物肯定会影响散热效果。

Q8：导热硅脂太稠了，可以直接加硅油稀释吗？

A：依情况而定，一般不建议擅自稀释调整，因为硅油性质由于厂家、批次不同，性能就会存在差异，粘度是下来了，但性能难以保障，如果紧急需要稀释，必须在厂家指导和要求下进行标准操作。

八

导热硅脂的产品应用

（一）、智能安防监控产品

安防统属于电子行业的范畴，是对现代计算机技术、集成电路应用技术、 网络控制与传输技术和软件技术的综合利用。安防产品大致可以分为视频监控、门禁和防盗报警三大类。从“看得见”到“看得清”的转变，再到如今的智能化，安防行业的主动性不断增强，边缘感知+智能化，也逐渐成为了智能安防行业的新目标，高度智能化的综合安防时代已经来临。

智能安防对图像传输速度、清晰度、视频存储的时长及数据分析均提出了更高的要求。这种组合在提高视频监控储存方案成本的同时，其电路系统的热流密度和发热量也日益升高，对整体智能安防解决方案的可管理性带来了巨大的压力。众所周知，电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，散热俨然成为电子行业中一项衡量产品性能的重要指标，尤其是监控摄像机散热。在实际应用中，如果散热不良导致核心芯片温度过高，易引发监控画面模糊、丢包、误码以及重启等一系列热故障问题。

摄像头逐渐向1080P、4K、8K画质等高端，高清像素靠拢，高清图像处理和大数据运算等先进技术使得热管理和EMI屏蔽问题日益凸显。功耗和发热量大且密闭环境，对整体散热方案提出更高要求，导热材料分子挥发以及硅油析出，硅迁移现象等对光学镜头影响重要；芯片耐温较低成为散热瓶颈，如何减小界面热阻是热设计中需要考虑重要因数。

为保证摄像机稳定可靠运行，急需降低核心元件工作热负荷，缓解电路板热应力集中现象。诺丰电子的低挥发、高导热、低渗油、超柔软等高性能界面材料（导热硅脂、导热硅胶片、导热胶带等），经过高温老化测试，为安防行业提供专业的热管理解决方案，保证安防产品正常运行的安全性和长期运行的可靠性。

（二）、智能手机产品

智能手机芯片的主频越来越高，会产生大量的热量，过大的热量会影响用户的舒适感，同样也可能会烧坏硬件。因此，各大厂商都会考虑智能手机如何散热。

进入2019年以后，手机在未来刚需的推动之下，手机散热再次成为市场新热点。如小米旗下收主打游戏手机黑鲨手机，其配备了多级直触一体式热冷散热系统，其主力散热部分是铜片，只有中间细长部分有极少量内置液体；还有荣耀Note10，采用了The Nine热冷散热技术，在原来的八层散热基础上增加了液冷散热层，并且采用了石墨贴导热和热管；此外，魅族16也采用了水冷散热，还在处理器表层涂抹了导热硅脂，进一步提升导热功能！

随着5G时代的来临，手机散热已经成为行业的热点，在智能手机电池容量无法大幅度提高的情况下，除了研发降低能耗的方案以外，散热对于智能手机而言的重要性进一步突出，此外，当前玻璃后盖将成为市场主流，其散热性能与金属后盖相比要差，这也是当前众多玻璃后盖手机采用了在玻璃后盖上贴了石墨片的重要原因！据市场消息称，华为5G手机有望采用0.4mm铜片并配合涂抹导热硅脂填充缝隙作为手机核心散热组件！

5G手机天线及射频前端将发生较大变化，高频段手机天线还有望采用有源方式，手机耗电量将大幅增加，散热技术方案将至关重要，除了传统的石墨散热和液冷热管散热技术以外，未来还将会有的散热技术诞生，包括一些新的散热材料也将在智能手机中应用。

随着散热组件在手机和PC中的应用越来越广，已经有众多的企业布局了散热组件和材料领域。随着5G+物联网时代的到来，未来手机的智能化程度以及人们对手机的依赖程度将不可同日而语，作为智能手机研发方向，散热技术在智能手机中的应用将越重要，手机行业的散热需求也将带动散热材料的变化和新技术的研究，越来越多的企业将在该领域中进行布局或产业升级。

（三）、电源适配器产品

电源适配器（Power adapter）是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝电话等设备中。电源适配器一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型；按连接方式可分为插墙式和桌面式。电源适配器被广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表等各个领域。

由于电源适配器中使用了大量的大功率半导体器件，如整流桥堆、大电流整流管、大功率三极管或场效应管等器件，它们工作时会产生大量的热量，电源温度一旦超过75℃以上，如果不能把这些热量及时地排出并使之处于一个合理的水平，将会影响电源适配器的正常工作，严重时还会损坏电源适配器。通常电源适配器厂家在设计生产时都会使用一些导热绝缘材料帮助电源进行散热，那么电源适配器散热方案常用的导热绝缘材料有哪些呢？

导热灌封胶

导热胶灌封分为分局部灌封和整体灌封，电源适配器内部凹凸不平又不规则，需要的是一种既可以完全包裹变压器，又不能随意移动的导热材料。局部灌封一般会集中在发热量较大，又无法用其他导热材料替代的情况下。整体灌封是因为部分电源要长期在户外工作，除了要解决散热问题，还要考虑到电源的防水和密封性，所以户外电源基本上都是采用整体灌封散热。

导热硅胶片

导热硅胶片对于电源行业而言，其应用的比例通常较少，但是有时候也是必不可缺的，通常电源适配器关于导热硅胶片的应用主要集中在PCB板上，一种特殊的应用和需求必将会有一种特殊的供给去满足它，导热硅胶片应用在PCB板上，具备高导热效率、电气绝缘、防震防刺穿等多种作用，能有效的为客户端解决安规问题。

单组份硅胶

单组份硅胶通常应用于电源元器件的局部导热，同时又能起到固定元件的作用，对于金属与非金属都具备着良好的附着力与密封性。

导热矽胶布

一般都用在电源MOS管封装上，常规标准件TO-220、TO-3P等，通常在硅胶片与MOS管上涂抹一层硅脂作为增加贴合性、降低热阻的作用。

氧化铝陶瓷

无论是导热系数、耐温范围还是绝缘性能都远超导热矽胶布，可用于替代硅胶在MOS管的地位，对于TO-220、TO-3P系列都有标准件，需要通过涂抹硅脂增加与MOS管的接触面积。

（四）、无线充电器产品

无线充电技术打破了传统的连接线充电，是一种利用智能通电传输的无线充电技术，提高了充电的效率和便捷性；近几年，手机无线充得到广泛的认可，使用率也越来越高，一度成为手机充电行业的爆款产品。

无线充电是通过电磁感应原理工作的，既然是磁场切割方式就必然会产生热量。无线充由于其体积小的原故，内部电子部件的工作温度是需首要解决的，热量不仅会影响无线充电器的效率，也会将热量传导给手机。为了更好地散热，这就需要无线充外壳尽量用金属材质而不是塑料材质，而导热硅胶垫片恰恰提供了其散热方案，解决了这一难题。

为了使散热效率更好，无线充底部一般为一体的金属材质加上导热硅胶防震垫，这样即可以为内部电子部件散热打下良好的基础，又能起到防滑防震不易磨损的效果。

在无线充内部线圈的部分，这块部包括中间也是发热集中的部分。所以线圈中间都会安装一个温度主探头，用来确保充电器的使用温度在安全温度范围内。

把线圈金属基板的螺丝拆掉，就能看到产品的底壳的内部结构，底壳采用的是金属一体成型，也是散热的关键所在，使用金属是为了更好的把产品内部的热量通过底壳传导到外部，使内部的工作温度一直处理安全的状态，从而延迟产品使用寿命。

由于与底壳相连的是无线充的电路板，所有的元器件都集中在这块PCB的一面，电路板都是不规则的整体，所以与底壳之间没有办法直接无缝连接，所以在底壳上贴上导热硅胶垫片和导电泡棉来填充底壳与电路板之间的间隙，使电路板的热量通过导热硅胶垫片和导电泡棉导向底壳来使之散热，也可起到电磁屏蔽的作用。

（五）、路由器产品

路由器主要是由存储器、电源、传输媒介（也就是电缆）、CSU/DSU、供应商的媒介、CPU、接口、模块等部分组成。随着工作频率和工作强度的增加，同时也为了节省成本和空间，路由器厂商生产的路由器体积越来越小，在这种情况下，散热问题就成了工程师们最为头痛的事情，为了解决路由器的散热和稳定性的问题，在路由器热设计时，工程师们通常会用导热硅胶片结合外壳来进行散热。

采用导热系数达到2.0W/mk；ShoreC测试硬度达35度；耐高温，在-40~200℃环境下稳定工作，绝缘性，压缩性好；并符合环保要求的导热硅胶片解决方案既能满足客户产品使用需求。

（六）、网络机顶盒产品

数字视频变换盒，通常称作机顶盒或机上盒，是一个连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转成电视内容，并在电视机上显示出来。信号可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。机顶盒接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数字内容，包括电子节目指南、因特网网页、字幕等等。使用户能在现有电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动，现在人们的生活水平越来越好，人们的生活越来越丰富，网络电视机顶盒是这个时代新兴的产品是便民，是时尚，是趋势，是未来。

目前市场上的机顶盒质量参差不齐，多数结构简单，在夏季使用的时候更加容易在机顶盒体内产生大量热量，机顶盒在使用过程中会产生的大量热量对日常使用造成影响，导致视频信号不稳定，甚至烧毁机顶盒，造成了家中的安全隐患，而且一般机顶盒的风扇处容易积攒灰尘。

在机顶盒体内部结构中，机顶盒体外壁开设有信号输出接口，机顶盒体外壁开设有电源接口，电源接口一端固定连接有第一电线，第一电线串联连接有第二电线，第二电线一端连接至有风扇制动电机，机顶盒体右侧设置有盒体，盒体顶部设置有导热盖，导热盖顶部固定连接有导热铜管，盒体一侧固定连接有第一水箱，第一水箱一侧固定连接有开关，第一水箱一侧固定连接有喷头，盒体另一侧连通有第二水箱，导热铜管两侧分别固定连接有翅片，机顶盒体右侧外壁上开设有散热口，机顶盒体底部一侧表面设置有第一活扣，机顶盒体底部一侧表面设置有第二活扣，机顶盒体一端固定连接有天线。

同时，机顶盒风扇数量配置三个，且风扇以导热铜管的右侧面的中心为对称轴均匀设置在导热铜管上。盒体底部固定设置在机顶盒体上，且盒体周边设置有挡板。导热盖直径为三至五厘米，且导热盖底部固定连接有风扇。喷头设置在风扇顶部圆心，且喷头上均匀分布细孔。

如果在常年高温的地区使用机顶盒，单靠风扇散热是完全不够的，所以很多网络机顶盒厂家对机顶盒内部安装的风扇进行改造，改造包括散热方式、导热材料等方面，从根本上解决机顶盒无法连续工作的问题。

（七）、行车记录仪产品

高温是集成电路的大敌，不但会导致设备运行不稳，使用寿命缩短，甚至会造成设备部件烧毁，如果是便携的电子设备还会对人体造成伤害。导致高温的热量来自电子设备内部，或者说是集成电路内部。散热部件的作用就是将这些热量吸收，发散到设备内或者设备外，保证电子部件的温度正常。

面对现今交通路况复杂，碰瓷高手防不胜防的情况，4G行车记录仪已经成为车主记录行车视频的一款智能产品，特别现在很多记录仪都配备了1080P超高高清视频录制，在工作运作时行车记录仪不断录像，主要器件的运算处理数据量非常大，芯片处于高速运行状态，随之发出的热量也是非常大。如果不对关键器件进行散热处理，记录仪会停止录影，重启，甚至会烧毁。

特别是很多行车记录仪挂在前挡风玻璃暴露于阳光之下，时间久了就晒“死”了，一开机就发热发烫死机。行车记录仪发热死机怎么办？那就需要在产品设计方案中解决记录仪散热的问题，而应用导热硅胶片就是目前主流的方案。你也许会觉得是不是那我买个耐晒耐高温的行车记录仪就没有问题了，关键还得对症下药，最根本的还是要从行车记录仪内部的散热结构着手，选择一款合适的导热硅胶片来解决发热源散热的这个问题。

（八）、无人机产品

随着科技的日新月异，市场对无人机的性能要求越来越高，比如图像传输速度和清晰度等，但是由于无人机的体积要尽可能小巧，导致其整体设备的散热材料设计难度越来越大。

无人机两大核心就是电机和电调（即电子调速器）。无人机飞行全靠螺旋桨或者涡扇来牵引带动，驱动它们旋转的动力都是来自电机，但是电机的转速和功率大小却是靠电调控制，所以无人机能平稳飞行电调是功不可没的。如果电机电调过热导致性能衰减，那电调就不能很好的控制电机转速，那飞控就无法承受住这样大的电流。因此，解决无人机散热问题是重中之重。

无人机散热结构中，包括连接块、安装板、散热板、散热管、排热口；散热板顶端两侧安装有散热管，散热板内部安装有排热口，散热板两侧安装有连接块，连接块两侧安装有安装板，散热板包括散热底板、散热片、进风口、出风口，散热底板内部两侧设有散热片，散热底板前端左侧连接有进风口，散热底板前端右侧连接有出风口，散热底板两侧与连接块相连接。

无人机电机和电调的布局往往是比较紧凑的，如果使用导热硅胶片，因尺寸太小问题，操作员不便取放安装，而导热凝胶在实际操作上就比导热硅胶片更胜一筹。导热凝胶实现了设备自动点胶操作，这样就更加匹配现今高科技生产线操作了。

（九）、智能投影仪产品

近年来，投影仪广泛应用于办公室、娱乐场所、家用和学校等地方，为更好的优化用户体验，投影仪产品不断地演变，然而在提升功能的同时，必须有效排热，保持稳定的温度，确保工作效率。

根据投影仪的成像原理，在投影仪投影输入信号时，需要极高的亮度，为保证达到这样高的亮度输出，投影仪就必须通过采用大功率的光源来实现。经过长时间的工作后，必然在机器内部产生很高的热量。除了投影仪光源产生的热量外，投影仪的电源也会在工作时产生很大的热量。投影仪灯泡、成像系统、电源等等产生的热量都在机器内部狭小的空间内汇聚，其产生的高温不仅对于投影仪的正常使用有影响，而且会大大缩短内部元器件的使用寿命。

投影仪的散热结构包括导热管、设于导热管上的多个翅片、以及设于多个翅片的一侧的风扇。导热管的一端与投影仪主体的光源侧固定连接，另一端远离投影仪主体设置，多个翅片固定设于导热管的远离投影仪主体的一端，风扇与投影仪主体电性连接，用以驱动空气流动以降低翅片的温度。投影仪主体工作产生的热量可通过导热管传送至翅片，再通过风扇驱动空气的流动而降低翅片的温度。如此，加快了投影仪的散热，同时也避免了高温空气滞留于投影仪主体的附近，而影响投影仪正常工作的问题的发生。

如果在常年高温的地区使用投影仪，单靠风扇散热是完全不够的，所以很多公司对投影仪内部安装的风扇进行改造，改造包括散热方式、散热材料等方面，从根本上解决投影仪无法连续工作的问题。

（十）、网络交换机产品

随着科技日新月异的发展，我们的社会进入了信息时代。在这个社会中网络已经成为人们生活中不可或缺的一部分。在信息时代的快速发展下及云服务逐渐普及，由于云服务的普及，各行各业的数据存储量急速增加。服务器大容量扩容也带来了更多的交换机需求。相信路由器大家都知道，但是网络交换机的话绝大多数人一般都不知道这是什么，它能为我们的网络做一些什么呢?

网络交换机是连接服务器和网络设备，构建数据中心的重要部件。而由于云服务普及导致的网络设备高密度化，连接设备数激增使得交换机的负载更大。新型交换机面临着平衡性能提高以及降功耗的难题。

工业交换机中集成了MAC 交换模块、PHY 接口芯片、主控芯片、存储器等器件。由于过高温度对工业级交换机影响是致命性的，所以在设计这类产品时，除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外，更要充分重视设备的热设计。

工业级交换机为了满足其可靠性应用要求，大多整机采用无风扇散热设计。对于发热量比较大的芯片可以采用导热硅胶垫片、导热相变化材料来填充接触面的间隙，形成芯片表面到外壳的导热通道，从而保证芯片工作在安全的温度区间内，保证交换机在高温环境下，可靠、安全地工作。

交换机的散热结构包括交换机外壳和线路板：线路板的上面设置有上导热垫片,导热垫片的上面设置有金属散热片,线路板的下面设置有导热垫片,导热垫片与交换机的外壳内表面贴合；导热垫片为有一定弹性的物体,能有效保证导热垫片与交换机外壳内表面贴合紧密；线路板产生的热量一部分通过上层导热垫片传递至金属散热片再扩散至交换机内部,再通过交换机外壳扩散至空气中,一部分热量通过下层导热垫片传递至交换机外壳再扩散至空中；此方案尤其适用于小型交换机,可有效避免因安装散热风扇而带来的体积增大,成本增加,容易损坏等问题。

（十一）、计算机服务器产品

人们在日常工作、生活中经常会使用到网络技术，可以说现在社会离不开通信网络，在古代，南方与北方的联系只能通过书信进行，如果距离遥远的话，可能会要数月才能到达，而现在人们通过网络相互联系，无视距离和时间。而作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据的计算机服务器，其需要全天候24小时不间断地工作着。

计算机服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而电脑服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。

计算机服务器是一种高性能计算机，网络终端设备如家庭、企业中的微机上网，获取资讯，与外界沟通、娱乐等，也必须经过计算机服务器，因此也可以说是计算机服务器在“组织”和“领导”这些设备。一个长久、高效的计算机服务器是一家企业所必须拥有的。

影响计算机服务器的因素有很多，而散热问题是主要因素之一，计算机服务器是高性能计算机，同时也是功耗极高的机器，其所散发的热量有很大，一些大型企业会为计算机服务器设立一间专属空调机房。

计算机服务器设备发热是一件广泛存在于生活中的现象，主要是因为电能转换成目标能量时无法做到完全地转换，其中大部分能量会以热量的形式损耗掉，所以导致机器设备运行时发热，空气是热的不良导体，热量经过空气时传递效率会降低，从而导致散热效果不佳。

计算机服务器内部结构中，热源与散热器间存在缝隙，即使是两个看上去光滑平整的平面，依然存在着一些坑洞，并且两者贴合时也存在着空隙，空隙中有着大量的空气，所以热量传递时效率会降低，而导热材料是填充两者间，将大大小小的坑洞填充完毕，降低接触热阻，使得热源与散热器能够紧密接触，从而提高散热效果，以此保证机器设备的长时间稳定运行下去。

导热材料是为了解决热量传递效率低的材料，而导热材料有很多种，如导热硅胶片、导热硅脂、导热凝胶、导热双面胶、导热粘接胶、导热硅胶布等等，每一种导热材料都有其特点和其所擅长的领域，虽然它们有着各种差异，但它们的目的是提高热量传递效率。

九

高导热低热阻の导热硅脂

（一）、简介

为满足特殊器件高导热，低热阻的应用需求，新推出导热系数为5W/m·K，导热热阻为0.076℃*cm2/W的导热硅脂。

此产品具有低挥发份、优秀耐温、耐气候老化性等特点。可在-40℃~150℃的温度下长期保持接触面的湿润脂状态。具有施工方式简单，可采用涂覆，丝印及点胶等工艺，特别适用于发热部件有效降低散热器与发热源的接触热阻，常用于CPU、散热器、散热模块、电源模块等。

(二）、应用
（1）CPU:导热硅脂主要是涂覆在CPU上，CPU属于超高精度的半导体器件，在电脑中居于核心地位。它对温度升高异常敏感，为此CPU上都装有带热管的散热器。这种散热器的散热效率非常高。但再高的散热效率也要首先把CPU上的热量很好的传递出去，热管才能发挥作用。

(2)散热器:看上去很大的接触面，而实际上存在很多小的间隙，真正接触到的只是一些点，这就使得导热效果大打折扣。解决这一问题的办法就是用导热硅脂去填充这些间隙。其作用是用来向散热片传导CPU散发出来的热量，使CPU温度保持在一个可以稳定工作的水平，防止CPU因为散热不良而损毁，并延长使用寿命。在散热与导热应用中，即使是表面非常光洁的两个平面在相互接触时都会有空隙出现，这些空隙中的空气是热的不良导体，会阻碍热量向散热片的传导。而导热硅脂就是一种可以填充这些空隙，使热量的传导更加顺畅迅速的材料。

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