先进院公司超高导热TIM材料：导热垫片

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，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。限制了壳体内部的安装空间，因此利用高导热垫片等TIM技术方案来更好地实现散热。    

 一、什么是导热垫片？

      导热垫片是填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙，它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。导热垫垫安装在散热冷板和发热芯片之间，将芯片产生的热量传导至散热冷板中，从而降低芯片的温度。导热垫压缩时会产生压缩应力，压缩应力随着压缩量的增大而增大，在选用导热垫时要注意导热垫压缩时的压缩应力不应大于发热芯片的更大需用压力，否则会对芯片造成损伤。

二、什么是碳纤维导热垫片？

       5G时代对电子产品的功能要求越来越高，对导热散热系统也提出了更加严苛的要求，很多制造商和材料厂家纷纷寻求导热系数更高的材料，碳纤维导热片逐渐被开发并导入市场。碳纤维导热片是一种以导热碳纤维为主要填料的导热绝缘片，用于发热元器件和散热器之间，通过填充两者缝隙之间的空气，使得电子设备的热量加速导出，从而保证电子产品的性能和寿命。导热碳纤维是一种高导热碳纤维材料，在纤维方向上的导热系数可以超过铜，同时具有良好的机械性能和优异的导热及辐射散热能力，由这种碳纤维制成的纤维状高导热碳粉本身呈纤维状，可以设计导热取向，这是区别于以往的导热材料更大的不同和优势。

三、传统导热材料与碳纤维导热材料的区别

     与现在市场上常用的导热硅胶垫片相比，碳纤导热垫片在热阻、导热系数、易用性、阻燃等级和垫片寿命这几个关键参数上均有巨大突破，常用于便携电子设备的散热系统。碳纤导热垫片因其导热系数超高、质量轻、耐腐蚀、高模量、密度低、抗氧化、非氧化环境下耐超高温、可反复使用、无硅油析出、干燥不粘腻、易施工等特性，适用于各类发热密度高、尺寸精度要求高的设备部件，是不可替代的重要散热系统部件，对于降低尖端设备的生产成本，促进高科技含量电子产品的技术革新具有颠覆性推动作用。

四、碳纤维和硅胶导热垫片的应用领域

·航天航空、軍工及汽車電子冷卻發熱元件，如電子器件、半導體存儲器件等；

·通用變頻器、醫療設備、DSC；

·汽車電子、如車載攝像頭、電機控制單元、汽車導航、汽車照明(LED)；

·激光HUD 光源；

·3C消費品及手持電子器件（如手機、平板、電腦、AR/VR等）；

·基站、机箱、IGBT 模組。

五、导热垫片的使用设计考虑因素

     在导热垫设计时，需要考虑元芯片、散热冷板、导热垫和印制板等诸多因素，所以在导热垫设计时要综合考虑，一般情况下导热垫可按照以下方法进行设计:

§   查询芯片手册，得到芯片的更大许用压强;

§   导热垫选型，确定选用的导热垫的类型和导热系数，得到导热垫的压缩应力曲线;

§   根据芯片更大许用压强值结合导热垫的压缩应力曲线，得到导热垫的更大压缩率;

§   根据导热垫的更大压缩率，选择导热垫的厚度，从而得到导热垫的预留间隙值，导热垫压缩率推荐不小于25%;

§   根据导热垫的预留间隙值，设计散热板尺寸，注意避免累积误差和翘曲变形;

§   在根据元芯片厚度公差和车间加工水平，计算出芯片焊接后高度的变化范围，对芯片焊接后高度的变化范围划分区间，根据不同区间选择不同厚度的导热垫。

目前市场上碳纤维导热垫片情况（据说国外品牌为主，新厂家不断进入将持续关注）

·厚度：0.3~3.0mm

·密度低：2.6 g/cm³左右

·導熱介面性能：10~40W/(m·K)

·柔韌性好：可完美嵌入不平整界面

·適合使用温度：-40~150℃下保持性能穩定

·阻燃性能：符合UL94-V0 級別

·环保品符合RoHS、REACH

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