随着功率器件向微型化、集成化快速发展，其产生的功率密度随之显著增加，对散热技术也提出了更高的要求。热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙，减小界面接触热阻，因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。本文综述了近年来国内外热界面材料的研究进展，包括单一基体的热界面材料、聚合物基复合热界面材料和金属基热界面材料等，讨论了各类界面材料的强化换热效果及机理。总结了热界面材料发展过程中面临的问题，并展望未来的研究方向。
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随着第三代半导体和微电子集成技术的快速发展，功率器件及其设备，如相控阵雷达、大功率 LED、 高性能数据中心、智能手机、医疗设备等体现出性 能高、体积小、集成度高的发展特点。但高密度的封装使功率器件内部热流密度大幅升高，局部发热功率增大，对器件的性能和寿命造成严重影响， 因而需要通过散热器将这部分热量及时导出。由于固体表面粗糙度的影响，芯片与散热器、封装外壳与散热器之间会存在大量充满空气的间隙，而空气的导热系数只有 0.01～0.04
W·m−1 ·K−1，大大降低了导热效率，因此需要填充具有高热导率的热界面材料来构造有效的导热通路。
本文通过综述热界面材料的研究现状，分析不同种类热界面材料的导热机理和影响因素，最后展望热界面材料未来的发展方向。
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功率芯片的散热方式分为直接式和间接式， 如图 1 所示。直接式是通过热沉直接将芯片所产生的热量与外部环境进行热交换；间接式先将芯片的热量传递到封装外壳，由外壳将热量传递至热沉，再与外界进行热量交换。在功率器件与散热器直接接触时，由于固体表面不是绝对光滑的，二者的实际接触面积仅为表观接触面积的 1%～2%，界面之间存在大量的间隙，而这些间隙会被导热率极低的空气填充，增加了界面热阻。
图 1 芯片的两种散热方式 (箭头为主要热流方向)
热界面材料 (Thermal Interface Materials, TIM) 是一种用于填充固体材料间气体空隙的材料，如图 2 所 示，可以提高界面导热系数，优化功率器件热管理性能， 从而提升功率器件可靠性，延长使用寿命。
抗沉降型导热有机硅灌封胶的研究进展
摘要：
导热有机硅灌封胶作为一类常用封包材料主要由填料、有机载体及改性剂组成，在未固化前属于液体状，需要具有一定的流动性。大量研究表明黏度低、分散不均匀的灌封胶在存储过程中极易发生沉降。本文对导热有机硅灌封胶的沉降诱因以及如何提高导热填料的抗沉降性能进行综述。分析表明导致沉降的主要原因是导热填料，并且其对导热性和流动性也有较大影响：通过调整导热填料不同粒径、形貌及种类的合理极配，对导热填料进行表面修饰，外加抗沉降剂提升体系的分散稳定性，并提高粉体的抗沉降性能，从而延长导热有机硅灌封胶的使用寿命。
关键词：有机硅，灌封胶，流动性，沉降，导热
前言：
目前应用在整车热治理系统的导热材料有：导热硅胶片、导热绝缘材料、导热灌封胶和导热填缝材料。其中导热灌封胶主要用于电池组、磁芯和其他元器件的灌封导热，具有低粘度、密度低、高渗透渗出性等特点。由于它在未固化前属于液体状，具有流动性，因此相对空气能提供更好的散热效果。作为新能源汽车产业化的关键技术，对汽车电机绕组端部进行灌封保护一直是技术工作者的关注重点。考虑到电机的实际工况条件，所用的灌封胶应具有高导热、流动性好、抗沉降、耐开裂、粘结力强等性能，否则在用于汽车电机时会有灌封困难，增加汽车整重造成汽车能耗比过高的问题。
伴随着信息微电子整机和表面组装技术向小型化、立体集成化快速发展，还对灌封胶的功能性、稳定性、可靠性提出了新的要求。因此，在实现灌封胶阻燃、高导热、低比重的功能性基础上，如何保持优异的流动性和灌封操作性的同时，提升灌封胶抗沉降性能，以获得具有稳定性和可靠性的电子器件封装材料是目前丞虚解决的关键问题。 1. 导热有机硅灌封胶的构成及影响沉降的因素
有机硅灌封胶是指用有机硅制作的一类电子灌封胶，配合一些交联剂、催化剂、填料和其它功能助剂所组成的一种灌封材料[1]，灌封胶的性能主要由导热填料决定，而导热填料添加到一定份数会对有机硅灌封胶的各项性能带来较大影响。目前，除了对导热填料本身进行研究外，还通过在灌封胶中加入各种辅助填料或助剂，以提高灌封胶黏度和触变值，或加入相应的表面改性剂，改善填料与树脂基体的相容性。
硅橡胶导热材料
电子产品愈来愈趋于小型化，微电子的组装也愈来愈密集化，其工作环境急剧向高温方向变化。电子元器件温度每升高2℃，其可靠性就下降10％，因此散热问题也就成了设备是否能够正常运行的关键问题。过去，绝缘散热器使用高导热陶瓷来制作，由于陶瓷产品的加工难度高，容易破裂，所以现在也使用导热塑料做散热片，但同样存在耐高温、耐老化不好，特别是与电子元器件的贴合性较差，而造成导热效果不好的缺点。而添加有导热填料的硅橡胶，不但具有电绝缘性能和导热迅速的功能外，还有很好的耐高温性和阻燃性，同时还可起到减震的作用。有资料显示硅橡胶绝缘强度在14kv/mm以上，体积电阻率在25℃时为1015Ω.cm，它的耐电晕性和耐电弧性非常好，耐电弧寿命是聚四氟乙烯（塑料王）的1000倍，在电晕放电情况下，可连续使用1000小时，而一般的橡胶只能使用30分钟。硅橡胶的闪点高达750℃，燃点为450℃，而且不易燃烧，万一发生燃烧，生成的SiO2仍是绝缘性的，同时燃烧过程中没有毒物质和腐蚀性气体产生，因此保证了设备的可靠性。
在橡胶中添加银粉、BN以及铂金阻燃剂，也可以制备兼具阻燃性和导热性能的硅橡胶材料，在一定的配比下，材料可具备14w/(m.k)的导热系数和V-1（UL-94）的阻燃级别。
在硅橡胶中添加金属粉（Al、BN、AlN）和经硬脂酸表面处理的Al(OH)3粉末，可制备具有高导性和良好阻燃性的硅橡胶，阻燃级别为V-0（UL-94），导热系数为1.09w/(m.k)，可制作阻止液晶体滑动的垫片。
在硅橡胶中加入大量BN、Al2O3、石英粉末及适量偶联剂、固化剂，然后溶解在二甲苯溶液中，对玻璃布进行涂敷，干燥固化，所得织物的涂层具有良好的外观、导热性和阻燃性。
在100份硅橡胶中添加100～500份MgO粉末，所得材料用于制做照相，仿开形切割设备上装置辊的外层，有较好的导热性和耐磨性。
在液体硅橡胶中加入经表面处理的SiC、BaSO4、Al，然后得此液体混合物放在2个电极间，加上电场使其导热填料取向，由此制得导热性非常好的硅橡胶，用于电子元件上，在电子元件与受热器间形成导热层。
目前在有机硅领域所使用的导热材料多数为氧化铝、氧化硅、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。
尤其是以微米氧化铝、硅微粉为主体，纳米氧化铝，氮化物做为高导热领域的填充粉体；而氧化锌大多做为导热膏（导热硅脂）填料用。
一、导热材料的导热系数列表：
材料名称 导热系数K(w/m.k)
氧化铍 （剧毒） 270
氮化铝 80~320
氮化硼
125 -------有文章写60K(w/m.k)
碳化硅 83.6 -------有文章写170~220K(w/m.k) ，个人表示怀疑，导热这么好的话，就完全没有BN和AlN的市场了
氧化镁 36
氧化铝 30
氧化锌 26
二氧化硅 (结晶型) 10
注：以上数据来自以下3篇论文
1. 氧化铝在导热绝缘高分子复合材料中的应用，李冰，塑料助剂，2008年第3期，14~16页
2. 金属基板用高导热胶膜的研究，孔凡旺等，广东生益科技，第十一届覆铜板市场技术研讨会论文集 101~106页
3. 复合绝缘导热胶粘剂的研究，周文英等 中国胶粘剂 2006年11月第15卷11期，22~25页
以下部分观点来自期刊论文，部分观点来自广大产品工程师，感谢大家。
优缺点分析：
1、氮化铝AlN，优点：导热系数非常高。缺点：价格昂贵，通常每公斤在千元以上；氮化铝吸潮后会与水反应会水解AlN+3H20=Al(OH)3+NH3 ，水解产生的Al(OH)3会使导热通路产生中断，进而影响声子的传递，因此做成制品后热导率偏低。即使用硅烷偶联剂进行表面处理，也不能保证100%填料表面被包覆。单纯使用氮化铝，虽然可以达到较高的热导率，但体系粘度极具上升，严重限制了产品的应用领域。
