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20
2023
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06
导热吸波材料的应用及研发趋势
随着电子技术的发展，从电子消费品如手机、平板电脑，到5G通信的RFFE/天线模块、MIMO、 wifi6、雷达以及光通信的光模块等新一代的电子元器件具有更高的数据传输速率、更高的功率密度和更高的发射频段，而且要求电子设备在维持现有体积甚至缩小体积的同时兼具更多的功能模块，使得电子设备在工作时会产生大量的余热。这些余热会升高电子设备的温度，造成设备性能稳定性下降，甚至对整个系统造成损害，严重的会引起设备起火等事故，同时，如果散热不到位也会大大降低电子设备的使用寿命。使用高导热功能材料能够有效的疏散多余热量,满足设备对热管理的需求,这对于高功耗系统是非常有必要的。同时随着电子元件功率密度的提高,所引起的电磁波辐射干扰也日益受到关注，为了提高设备的抗电磁干扰能力,电子封装材料也需要具有一定的电磁波吸收性能来保护电子元件的正常工作。EMI解决方案可能会产生热问题，反之亦然。因此很难单独解决EMI或散热问题，同时解决这两个问题越来越成为工程师们必须面对的问题，尤其是两者需要兼顾的情况下。导热吸波材料应运而生。
越来越多的应用需要更高的导热系数，例如大于6W/m·K, 更宽的吸波频段（100M~6GHz）,同时对导热吸波材料的形态也有了更高的要求，如基于以上高导热宽吸波频段的同时兼具非导电且可回弹性的导热垫片、高流速的双组份导热凝胶等等。导热吸波材料可直接应用于散热器件和金属外壳之间，能有效将热能导出，同时具有电磁屏蔽及电磁杂波吸收性能，为电子通信产品的导热和电磁屏蔽提供良好的解决方案。导热吸波材料主要被用于通信设备，网络设备以及TV模块等产品。
一般来说，高分子聚合物的热导率、电导率及吸波性能普遍较低，限制了其在高性能电子系统中的进一步应用。高分子复合材料由于其具有高性能、耐腐蚀、轻质、生产成本低廉等特性被广泛地应用在电子封装领域。在目前的工业生产实际中，为了解决上述问题,将高性能的填料诸如氮化硼、氮化铝、氧化铝、石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、铁氧体、MXene等加入聚合物基体中制备复合材料是一种简单直接的方案。这种加工方式要求较高的填料填充含量才能够提高材料的功能性，然而过高的填料含量会使所制备的复合材料机械性能显著下降，影响了材料的实际应用。所以，导热吸波高分子复合材料的研究重点在于选择合适的导热和吸波填料，同时优化两种功能性填料的搭配比例，表面处理和制备工艺，解决高分子聚合物在高填充下还能保持卓越的机械性能、抗老化性能以及凝胶类产品在满足高的功能性的同时兼顾凝胶类产品的高挤出速率、易于点胶工艺等等的难题将是未来该类材料的研究发展趋势，最终实现导热性能和吸波性能的综合最优结果。
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