热界面材料行业概述 - 电子元器件性能提升导致发热量增大，高温影响稳定性、可靠性和寿命，散热成为技术瓶颈[2] - 热管理学科专门研究电子设备散热方式、装置及材料，高功率密度电子元器件散热问题日益突出[2] - 热界面材料(TIM)用于填充异质材料接触界面的微空隙，减小接触热阻，提高散热性能[3] - 热界面材料由弹性体材料混合导热填料制成，是基于高分子的复合材料[5] 热界面材料分类及应用 - 根据位置分为TIM1(芯片与封装外壳之间)和TIM2(封装外壳与热沉之间)[9][10] - TIM1要求低热阻、高热导率，热膨胀系数需与硅片匹配，多为聚合物基复合材料[9] - TIM2要求较低，多为碳基材料如石墨片、金刚石等[10] - 选择热界面材料需考虑高热导率、良好黏接性能、浸润性能、使用温度范围等[12] - TIM1主流产品热导率低于10W/(m·K)，界面热阻大于0.05K·cm²/W，商业化产品热导率一般低于6W/(m·K)[13] - TIM2常用材料包括石墨片、金刚石等，热导率可达1000～2000W/(m·K)[15] 市场格局 - 热界面材料生产由汉高和固美丽主导，占据约一半市场份额[16] - 国外供应商还包括莱尔德科技、贝格斯、陶氏化学、日本信越、富士电机等，技术成熟，垄断高端市场[16] - 国内供应商有烟台德邦、深圳傲川、浙江三元电子、依美集团等，技术处于初级发展阶段[17] 热界面材料类别及特性 - 按导电性分为绝缘型和导电型，按构成成分分为有机型、无机型和金属型[19] - 主要类别包括导热膏、导热垫片、相变材料、导热凝胶、导热灌封胶及导热胶带等[19] - 导热膏：市场份额最大，热导率0.4～4W/(m·K)，界面热阻0.2～1.0K·cm²/W，但存在流动性问题[23][25] - 导热垫片：热导率0.8～3W/(m·K)，厚度可自由裁剪，但存在蠕变问题[26][32] - 相变材料：结合导热膏和导热垫片优点，热导率0.7～1.5W/(m·K)[33][36] - 导热凝胶：热导率2～5W/(m·K)，界面热阻可低至0.8K·cm²/W[44] - 导热胶带：热导率1～2W/(m·K)，操作方便但导热性能较低[45][46] - 导热灌封胶：热导率0.6～4.0W/(m·K)，具有防尘、防潮、防震作用[47] 技术发展趋势 - 热界面材料未来向高导热性、高稳定性方向发展，热导率从3W/(m·K)向10W/(m·K)甚至更高发展[51][53] - 新材料开发集中在填料技术和纳米技术应用上[53] - 填料技术：包括金属填料、陶瓷填料、碳类填料等，金属填料如Cu、Ag、Au、Al等具有优良热导率[59] - 纳米技术：碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯等具有高热导率，单层石墨烯热导率高达5000W/(m·K)[63][65] - 碳纳米管垂直阵列具有高热导性、热导率各向异性等特点，是目前最佳热界面材料之一[64] - 石墨烯在热导率方面有各向异性特点，铜和石墨烯复合电沉积材料热导率较纯铜材料有改善[65]