在5G、新能源、电源以及光储充这些蓬勃发展的领域，高效散热是保障设备性能与可靠性的关键。这其中，导热界面材料（TIM）扮演着不可或缺的角色。

在散热器与热源芯片、IC等器件在能量传递过程中，中间存在一个空气界面，这个空气界面的接触热阻比较大，这就需要使用导热界面材料来实现热通道的连接。为满足不同应用场景对高导热、超低热阻、高绝缘性、低硅氧烷等多样化要求，业界需要更全面的导热界面材料解决方案去解决散热难题。

01 导热材料散热机理

导热界面材料的性能与热阻紧密相关。热量从发热源（如芯片）传递到散热器，再散发到外部环境，这条路径的通畅性至关重要。热量传递需穿越三个关键接触面：一是发热源与TIM的接触面；二是TIM材料本身；三是TIM与散热器的接触面，每个接触面都会产生热阻。
导热界面材料的导热机理公式为：

• k值代表TIM本身的导热系数。
• BLT（Bond Line Thickness）指发热源与散热器之间的间隙厚度，这是影响热阻的关键参数。在导热系数（k）固定的情况下，极大地减小BLT（即缩短芯片到散热器的距离） 是降低热阻最直接有效的方法之一。BLT的尺寸控制往往取决于所用导热填料的最大粒径。
• Rc1 和 Rc2 分别代表TIM与发热源、TIM与散热器之间的接触热阻。这两个参数反映了导热材料与接触表面的贴合程度，其大小与表面处理平整度、压力、导热材料特性等多种因素密切相关。

在应用层面上，TIM1（涂覆在芯片与顶盖/散热器之间）和 TIM2（涂覆在顶盖与最终散热器之间）是经典的应用方式。

随着技术发展，出现了更集成的TIM1.5方案，它直接在发热源与最终散热器之间使用单一高性能导热界面材料，省去了中间环节。这种方案对导热材料要求极高，通常需要选用高效的导热硅脂、相变材料或碳纤维垫片等。

02 佳迪全部覆盖并量产业内6种主流导热界面材料

东莞市佳迪新材料有限公司针对不同的应用间隙（BLT），推出了六种导热界面材料方案。

当间隙较薄（0.2毫米以下）时，推荐使用导热硅脂或相变材料，这两种材料能较好地填充细微缝隙。

对于稍大的间隙（约0.1至2.0毫米），单组份或双组份的导热凝胶是合适的选择，它们呈半固化状态，兼顾了流动性和支撑性，填补了液态材料与较厚垫片之间的空白。

而当间隙更大时，则主要使用固态的导热垫片来提供稳定填充和支撑；佳迪的导热垫片产品线丰富，其导热系数覆盖1至35 W/mK范围，可满足不同散热功率需求。

此外，对于需要超薄、高散热且高绝缘的特殊场景，佳迪提供导热矽胶布方案，其厚度可薄至0.15毫米，通过增强绝缘设计确保良好的电气绝缘效果。

下面详细介绍这六款导热界面材料：

01导热垫片

传统导热材料的热量传递依赖无序的晶格碰撞，热量向各个方向扩散，散热效率受限且无法定向传导。而取向型导热材料，例如碳纤维导热垫片，其内部结构规则排列，引导热量高效地单向传递（散热）。这种散热设计不仅将导热系数显著提升至35W/mK甚至40 W/mK以上，同时，还具备更优异的压缩性能。

另一方面，为解决硅类材料导致的硅油迁移问题，特别是在安防镜头等对洁净度要求极高的场合，非硅型导热垫片和导热硅脂被开发出来，有效避免了硅油污染敏感元件。

同时，为最大限度降低发热源与散热器界面间的接触热阻，佳迪推出了超柔导热垫片。该导热材料硬度极低，硬度仅为10至15度，能够紧密地贴合接触界面，显著减少空气间隙，从而提升整体散热效率。

图/佳迪

02/03 单组份和双组份高导热凝胶

单组份高导热凝胶和双组份高导热凝胶的导热系数分别为14W和12W，同时具备高挤出率，部分导热材料使用了碳材料如金刚石等，而氧化铝目前还无法达到如此高的导热系数，这是佳迪在材料填充上的突破之一。

图/佳迪

降低BLT是有效提升导热材料散热性能的关键。佳迪在单组份抗垂流导热凝胶方面已实现150 ℃、1000小时无开裂、无滑移，显著延长客户端使用寿命。两款导热凝胶具备以下四个优点：一是高导热率；二是高挤出率，易点胶；三是高可靠性，抗垂流；四是绝缘。

04导热硅脂

国内外主流的导热硅脂方案共六类，佳迪已全部覆盖并量产：

1.高触变型：1~2W导热硅脂：高触变，低粘度，触变指数可达到7.0，粘度60000mpa·s，适用于丝网印刷工艺。

2.超低热阻型：3W绝缘导热硅脂：热阻0.006℃·in2/W@40psi.

3.高效散热型：1)4.2W导热硅脂：热阻0.01℃·in2/W@40psi；

2)5.0W导热硅脂：热阻0.008℃·in2/W@40psi。

3)5.7W导热硅脂：热阻0.013℃·in2/W@40psi。

4.耐高温型：3W规格可在170 ℃高温不变干，高于国内目前同等散热的125~150 ℃标准。

5.绝缘高导热型：6W导热硅脂：绝缘，击穿电压5KV/mm,热阻0.02℃·in2/W@40psi。

6.抗溢流型：特殊流变改性，抑制硅脂在热循环中的溢出和泵出。

05导热相变材料

导热相变材料用于服务器CPU/GPU、高功率IGBT等需低热阻且可反复压缩的场景，该导热材料痛点为高温熔融后易溢出、相变循环次数有限导致长期热阻升高。

佳迪的导热相变材料覆盖3~6 W系列，常温下呈片状固体或膏状，45 ℃左右软化成低黏度液态，迅速填充微观空隙，消除界面热阻，实现高效散热。

06导热矽胶布

导热矽胶布用于电源、电机等需绝缘且带电压的散热界面，痛点是热阻相对比较高。

导热矽胶布为满足超薄、散热与高绝缘需求，通常以玻纤或PI膜增强。虽然热阻会因增强层略有上升，但在0.15 mm厚度下仍可保持5–7 kV击穿强度，在要求“又薄又绝缘又散热”的场景具有不可替代的优势。

03 导热灌封胶的可靠性研究：150℃膨胀力飙升83倍！

大功率电源散热问题严峻，一般普遍采用导热灌封胶，但在终端使用中，消费者常在1–3年内遇到失效问题。对此，佳迪推出兼具低吸水率、抗硫蒸汽渗透、自粘性、高效散热及低密度的导热灌封胶。

据其分析，在大功率电源中，传统的导热灌封胶的失效原因如下：

1.潮湿渗透：大功率电源多为浅层灌封，胶层较薄，在冷热交替及高温高湿环境下，水汽逐渐渗入，累积至一定程度后引发短路。

2.硫腐蚀：线路板含硫成分挥发，穿透胶体后腐蚀银层，导致电性能下降。

针对上述失效原因，佳迪提出了以下关键的散热技术解决方案：

1.低吸水率：将吸水率降至0.05%以下，使水汽在高温高湿环境下难以穿透胶体，显著延长元件寿命。

2.抗硫蒸汽：优化胶体分子结构使其致密化，有效阻隔含硫气体渗透，避免银层发生硫化腐蚀。

3.自粘性：对PCB、金属、塑料等多种基材实现可靠粘接，消除界面微通道，进一步阻隔水汽。

值得一提的是，低热膨胀率是导热灌封胶的重要研究方向。针对导热灌封胶的膨胀应力特性，实验分开放环境与密闭环境两类场景展开测试。

开放环境测试方面，在恒温恒湿条件（25±2℃，湿度50-70% RH）下进行，采用尺寸为80×30×30mm的样品，单面裸露面积为80×30mm。

测试时将温度升至150℃并持续监测应力变化。实验数据显示，初始应力为0.002 MPa，随温度升高应力快速上升：30分钟时达0.027 MPa，60分钟增至0.036 MPa。90分钟后应力趋于稳定，120分钟时定格于0.045 MPa，表明导热材料在高温开放环境中膨胀应力存在饱和阈值。

此外，1.5W导热灌封胶在测试中表现出0.2056mm的线性膨胀量，其板量应力为0.178 MPa。

密闭环境测试方面，通过专用膨胀力测试仪完成。样品体积约145 cm³，注模密封后置于测试仪加热槽内，逐步升温并记录数据。实验结果揭示膨胀力对温度高度敏感：40℃时仅19 kg，80℃骤增至550 kg，120℃突破1113 kg，150℃时高达1593 kg。

值得注意的是，150℃下的膨胀力较40℃增长约83倍，凸显温度对密闭空间内导热材料膨胀的极端影响。

综上所述，两类实验环境均证实：高温会显著加剧导热灌封胶的膨胀应力，尤其在密闭条件下，膨胀力呈现指数级飙升。这不仅验证了低热膨胀率研究的紧迫性，更明确提示——优化导热材料的热膨胀性能，是抑制应力积累、保障大功率电源长期可靠运行的关键所在。

结语

随着5G通信、新能源以及高功率电子设备的快速发展，散热管理面临着更加严苛的挑战。导热界面材料不仅需要具备高导热性，还必须兼顾环境适应性和长期可靠性，以满足复杂的应用需求。

佳迪针对不同的应用场景，精心推出了六大主流导热界面材料和导热灌封胶产品。这些导热产品凭借其卓越的性能，能够为客户提供全面且精准的散热解决方案。随着国产材料技术的持续迭代与升级，全场景适配能力正逐渐成为行业竞争的关键维度。