一文了解导热凝胶及导热硅凝胶的应用领域

随着电子设备的不断升级，对于设备器件各方面性能要求越来越高。然而高性能的设备器件在工作时将会散发更多的热量，那么如何控制温度从而确保电子设备高速运转至关重要。当传统的导热间隙材料无法贴合安装时，一种为发热器件提供高度可靠的热管理材料正在广泛被应用于电子设备当中，它就是导热凝胶以及导热硅凝胶。

什么是导热凝胶？导热凝胶是以硅树脂为基材，添加导热填料及粘结材料按一定比例配置而成，并通过特殊工艺加工而成的膏状间隙填充材料，按1:1（质量比）混合后固化成高性能弹性体，随结构形状成型，具备最优异的结构适用性和结构件表面贴服特性。这种材料同时具有导热垫片和导热硅脂的某些优点，较好的弥补了二者的弱点，特别适合空间受限的热传导需求。导热凝胶具有如下优点：

1、优异的导热性能。导热凝胶相对于导热垫片，更柔软且具有更好的表面亲和性，可以压缩至非常小的厚度，最薄至0.1mm，使传热效率显著提升。此时的热阻可以在0.08℃·in2/W - 0.3 ℃·in2/W，达到部分硅脂的性能，既为电子产品提供了高保障的散热系数，也为电子产品(尤其是需要高散热产品)在使用过程中的稳定起到保障作用，提高了产品的使用性能及寿命；

2、具有优越的电气性，耐老化、抗冷热交变性能（可在-40~200℃长期工作）、电绝缘性能，防震、吸振性及稳定性，增加了电子产品在使用过程中的安全系数；

3、满足多种应用场合。它对厚度无敏感性，在设备组装过程中具有良好的自适应性，兼容相关器件或结构件在尺寸公差上带来的影响。能够提供在低压或者无压力状态下保证发热面和散热面的良好接触。

4、成型容易，厚薄程度可控；高导热凝胶产品无需冷藏，常温存储，取用方便。

5、体系为无色透明（除特殊用途）可以用色料配成任意颜色使用。

6、连续化作业优势。导热凝胶操作方便，可手动施胶也可机械施胶。常用的连续化使用方式是机械点胶，能够实现定点定量控制，满足任何工作环境及工况场所，节省人工同时也提升了生产效率。

导热凝胶怎么选？导热凝胶有单、双组分的区别，两者最大的区别是单组份导热凝胶类似于导热硅脂，而双组份导热凝胶类似导热硅胶片，一般情况下，单组份导热凝胶不会固化，一直保持润湿状态，出油率较高。（注：目前也有特殊用途的，单组份也有可固化的）。双组份导热凝胶会固化，固化成弹性体，有一定的粘结性，出油率低。两者根据自身特性不同而进行选择其所合适的应用场合。

导热凝胶的使用方法：手动型的导热胶使用时需要拧开嘴盖，接上螺纹混合头，再将胶管卡在AB胶枪的卡口，用力打胶，AB胶被胶枪挤出到混合头，在螺纹引导下完成均匀混合，最后按照散热结构设计将混合均匀的导热胶点到发热位置。点胶型的导热凝胶直接按照点胶机灌胶机的使用说明操作即可。

不同导热率、不同厂家的导热凝胶的固化时间不一样，而且固化的温度对其固化时间有影响，只有严格参考对应的说明书操作即可。一般的，当A、B胶从混合头中接触开始，胶体会先经历粘度升高，表面逐渐变干，内部硬化，硬度不断升高的过程，当最后硬度不再发生变化时，说明导热凝胶已经完全固化成弹性体。

导热凝胶的应用

导热凝胶广泛地应用于LED芯片、通信设备、手机CPU、内存模块、IGBT及其它功率模块、功率半导体领域。

1、典型应用包括在汽车电子上的驱动模块元器件与外壳之间的传热，如发动机控制单元，镇流器，燃油泵的控制及助力转向等模组上使用，其主要起到高保障的散热并提高产品的使用性能及寿命。

2、LED球泡灯中驱动电源。在出口的LED灯中，为了通过UL认证，生产厂家多采用双组份灌封胶进行灌封。以目前LED 灯珠的质量，出口到美国的灯均要求5万小时的质保是没有问题的，出故障的是电源，采用灌封胶进行灌封后的电源是无法拆卸的，只能将整灯进行报废、更换。

如果采用导热凝胶对电源进行局部填充，可以有效地进行热量导出，如果电源有问题也可方便地进行电源更换，为企业节省了成本。但若是对于要求防水的灯，仍需选用灌封胶而不是凝胶。因为导热凝胶固化后粘接性不强，所以无法做到防水防潮。

3、LED 日光灯管。对于电源放在两头的设计，为了不大量占用灯管的尺寸，两头电源的空间设计的比较小，而1.2 米LED 日光灯的功率通常会设计到18w 到20w，这样驱动电源的热流密度就会很大。可将导热凝胶填进电源的缝隙，尤其是附着在功率器件上，以帮助散热，延长灯管的寿命。对于一些密封的模块电源，可以用导热凝胶进行局部填充以达到导热散热的效果。

4、芯片的散热。类似的处理器和散热器中间的硅脂层是同样的原理，其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上，从而散发到空气中。

5、手机处理器散热。在华为手机的处理器上便采用了导热凝胶，将其应用在芯片与屏蔽罩之间，减少芯片与屏蔽罩的接触热阻，可实现芯片组的高效散热。由于导热凝胶还具有卓越的润湿性，可确保低Rc（接触电阻）以实现热管理，即便在集成电路（IC）和中央处理器（CPU）等发热最多的智能手机部件也不易形成热点，比只贴有导热石墨的散热效果更好。值得注意的是，导热凝胶可轻易无残留剥离以用于返工，这对消费型设备来说是一大优势，深受智能设备厂家的喜爱。

特别提示：导热凝胶不同于粘接胶，其粘接力较弱，不能用于固定散热装置。而更为先进的导热硅凝胶，则相对具有更好的粘接结构性能。

导热硅凝胶作为前沿热界面材料，正在逐步超越传统热管理方案，在汽车电子产品、LED照明、高压绝缘、光伏以及航空电子等领域展现其优良的防护涂料、封装和灌封等应用潜力。其稳定性在高度敏感的电路、半导体和其他电子元件中，即使在极端高低温环境下，也能保持出色的性能。在汽车电子、5G基站及通信设备等领域，导热硅凝胶可替代传统导热方式，具有低成本、电子元件发热时固化提升接触面积的特性。

一、新能源汽车动力电池

在新能源汽车动力电池中，液冷板及导热阻燃型硅凝胶的应用，为锂电池的安全运行提供了强有力的保障。面对电动汽车行驶中可能遇到的振动、温度变化、雨水浸泡等情形，以及电池故障或交通意外时的局部短路、过载等极端情况，导热硅凝胶的防水密封、阻燃密封、散热及减震固定功能，可极大地提升动力电池组的安全性能，保护电动车内驾乘人员的安全。

二、5G电子设备

在5G电子设备领域，导热硅凝胶材料的应用既可增进热能的传导效应，又能实现热能的传导。与传统的导热材料相比，将新型导热硅凝胶材料使用在电子元件的应用之中，能够有效地提升信号的传播效率，也能促进新型导热硅凝胶材料的高质量应用。 在5G设备的外壳制造中，为有效地提升新型导热硅凝胶材料的使用质量，加快新型导热硅凝胶材料在5G电子设备中的传递使用，就要在当前的外壳制造中将新型导热硅凝胶材料添加在高分子材料之中。但是由于很多设计技术的限制，新型导热硅凝胶材料并不能和部分的高分子材料所兼容，因此在现阶段的使用中已经将电导损耗作为基础，确保电流的稳定性。同时在此基础上实现新型导热硅凝胶材料的有效使用，一方面提升了外壳制造的质量；另一方面也推动了电子设备的技术创新和改进优化。

三、航空电子设备

航空电子设备对热管理材料的要求较为严苛，导热硅凝胶在多项针对性测试中表现优异，相较于传统导热介质材料，其在高低温性能、坠撞安全及持续震动等方面均展现出优良的性能，为航空电子产品的生产提供了新的选择。