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热界面材料产品性能、产品分类及我国市场需求前景分析

发布时间:2023-03-15  来源:立鼎产业研究网  点击量: 1535 

热界面材料是设备热管理系统的热管理材料。热界面材料(Thermal Interface MaterialsTIM)又称为导热材料,广泛用于 IC 封装和电子器件散热,可填补两种材料结合与接触时产生的微小孔隙与表面凹凸不平的孔洞,有效降低材料热传递阻抗,提高材料散热性。当器件相互结合时,实际接触面积远低于宏观接触面积,其余均为充满空气的间隙。由于空气作为一种不良导热介质,其导热系数仅有 0.024W/(m·K),会严重降低导热效率。因此在电子器件中需使用热界面材料进行填充,在微电子器件和散热器间建立无间隙的接触,以有效导热而提高散热器工作效率。

热界面材料的工作示意图


来源:CATIA

热传导率是热界面材料的核心技术指标,主要由填料决定。理想的热界面材料需具备以下几类特性:(1)高导热性,可有效降低器件热阻;(2)高柔韧性,保障在较低安装压力下可充分填充接触表面空隙,尽可能排除空气;(3)绝缘性,不影响电子器件的绝缘性;(4)热稳定性,确保在多重冷热循环中仍稳定发挥性能。其中热传导率率决定了其导热能力,是核心技术指标。高分子聚合物材料如环氧树脂、硅胶等具备良好的绝缘性与易加工性,但其导热能力较差,需向其中添加高热导率的填料以形成综合性能良好的导热界面材料。常用的填料包括(1)金属填料,如铜、银和铝等;(2)碳材料,如碳纳米管、石墨和石墨烯等;(3)陶瓷材料如Al2O3AlNBNZnO等。常见的导热界面材料包括导热膏、导热凝胶、相变材料、石墨片、片状导热间隙填充材料、液态导热间隙填充材料等。

导热界面材料分类


来源:公开资料

消费电子设备集成化、小型化促使散热需求升级,拉动热界面材料发展。消费电子产品硬件不断升级,如智能手机现阶段已多采用玻璃、塑料等不良导热材料作为外壳材料;同时随着设备密闭性增强,内部电子元器件体积缩小、功率增加,内部需添加更多导热填料。

常见材料的导热系数


来源:浙江省粘接技术协会

5G基站散热需求促进导热材料需求上升。相较于4G基站,5G基站功耗明显上升。根据中国通信标准化协会数据,目前5G基站主设备空载功耗2.2-2.3kW,满载功耗3.7-3.9kW,为4G基站的3倍左右,其中主要的功耗来源是射频单元与散热系统。基站的散热问题需要更高效的热管理系统,传统金属散热难以克服体积问题,具备高导热效率与小体积的导热界面材料能更好满足需求。合适的导热材料可有效降低基站功耗,作为热管理系统的一部分将基站温度控制在设定范围内。

5G基站组成示意图


来源:公开资料

热界面材料为新能源车电池包热管理系统关键材料。动力电池包是新能源车整车安全性设计的核心所在,目前动力电池多为锂离子电池,在充电、针刺、碰撞情况下易导致连锁放热反应造成热失控,最终导致冒烟、失火甚至爆炸的严重事故。电池热管理系统是防止电池热失控的核心,可保障单体电池处于合适的工作温度范围,并在高温环境下及时转移热量,同时保持电池组内部的温度均衡,以避免电池间的不平衡而降低性能。热界面材料是电池包热管理系统的关键组成材料,受益于新能源车市场规模迅速扩张,需求规模明显增长。

中国纯电动新能源车销量


来源:WIND


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