导热垫片介绍及应用

导热垫片:稳定可靠的多面手

导热垫片，又称导热硅胶片，是以硅胶为基材，添加金属氧化物等辅材制成的固态片状材料，2024年中国市场份额约为30%，其制备工艺简单、技术成熟，具有良好的稳定性。除了具备导热功能外，还拥有绝缘、填充、防震等多重作用。在手机、平板电脑等电子产品中，导热垫片被广泛应用于电池、芯片等发热部件与外壳之间，既能有效传导热量，又能保护元器件免受震动影响，同时起到绝缘作用，防止短路。

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。

在垫片的使用中，压力和温度二者是相互制约的，随着温度的升高，在设备运转一段时间后，垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象，机械强度也会下降，密封的压力降低。反之亦然。例如，手册上列举高压石棉橡胶板XB450在水、蒸汽介质中，使用温度450℃、压力<6MPa（该材料作密封性能试验时，在440℃~450℃、12MPa的蒸汽中保压30分钟）。但是在长期实际使用中，温度若达到450℃，所能密封的压力仅0.3~0.4MPa。对于渗透性强的气体介质则仅有0.1~0.2MPa。

有机硅导热垫片一般的特性：

（1）有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动；

（2）有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合；

（3）不污染工艺介质；

（4）有足够的韧性而不因压力和紧固力造成破环；

（5）低温时不硬化，收缩量小；

（6）加工性能好，安装、压紧方便；

（7）不粘结密封面、拆卸容易；

（8）成本有竞争力，使用寿命长。

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最大的不同和优势。

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。