半导体、新能源车、手机如何热管理？中兴、回天、道明、清华大学专家探讨新方案

5G商用化正进入关键时期。消费电子产品不断朝着轻薄化、高功率、高集成方向发展，随之面临的是电子器件功耗和发热量急剧增加。

石墨导热片、导热凝胶、导热硅脂等导热材料和技术已成为电子器件热管理领域的重要研究和发展方向。

在此背景下，8月12日，由有材^®主办，寻材问料^®、新材料在线^®协办的“2022第五届热管理材料与应用发展论坛”隆重举行。

广东工业大学教授闵永刚、清华大学副教授杜鸿达、中兴通讯终端硬件系统设计总工黄竹邻、广州回天新材料有限公司市场总监刘则轩、德莎胶带动力电池胶黏剂专家Doreen Zhang、浙江道明超导科技有限公司总经理王洪春、深圳市瑞世兴科技有限公司研发工程师葛英霞等行业大咖，围绕消费电子、新能源汽车电池、半导体等行业，探讨热管理材料、设计等解决方案，共同促进产业的发展与创新。

作为线上盛会，吸引来自材料、工艺、制造等行业人士参与，观看人次达1万+人次。

以下为演讲嘉宾观点精选：

杜鸿达 清华大学副教授

《移动通信终端的均热热管理》

手机的功率和效率都在不断增加，但是正如杰文斯悖论所述，技术进步只会增加资源消费量，效率改善所节约的能量不能抵消性能提升所需，手机的平均功率不断增加，对散热的需求也只增不减。

手机受限于体积、重量与外形偏好等因素，常见的安装大表面散热器以及风冷散热方案都不能应用。因此，只能利用少发热的部件提供热容量，通过内部均温方式，减缓手机中大功率部件的温度上升速度，延长高性能运算持续时间。

目前，手机散热的最佳解决方案是高导热石墨膜，它兼具优越的性能和量产可行性，应用前景广阔。

应用于热管理产品中的石墨膜经历了三代发展。第一代是基于膨胀石墨的天然石墨均热材料；第二代是基于聚酰亚胺热处理的人造石墨薄膜；第三代是基于氧化石墨烯的导热膜。石墨烯薄膜具有厚度方面的扩展性，随着散热功率的增加，有能力通过增加厚度提高散热能力，在高端手机上应用潜力很大。

目前，石墨膜技术尚未成熟，仍存在应用限制、性能待提高、价格较高昂这三大挑战。减少晶体结构缺陷、提高装备的利用效率是研究人员应当着重探讨的课题。

黄竹邻 中兴通讯终端硬件系统设计总工

《消费电子对热管理解决方案的新需求》

热设计与便携电子产品的可靠性、安全性、舒适性紧密相连。热设计主要分为热材料设计和热功耗设计。热材料设计在于掌控手机性能和手机壳温度之间的平衡。受限于热源集中、内部机构复杂、尺寸小、厚度薄、系统功耗呈倍增趋势等因素，5G终端产品散热较困难，主要依靠热材料进行传导、辐射传热方式散热。

石墨烯、石墨片、金属背板、相变材料、热管、均热板是终端产品常用的散热材料，但是实际散热效果取决于散热片和空气间的热对流。终端产品的散热解决方案呈现“散热片+热管/VC融合”趋势。

终端热设计在常规材料的使用同时，对复合及新型热材料有了较大需求，来实现多维度散热措施。

终端热设计在常规材料的使用同时，对复合及新型热材料有了较大需求，来实现多维度散热措施。

刘则轩 广州回天新材料有限公司市场总监

《数字化趋势下的智能光伏热管理材料方案》

中国光伏产业增长趋势明显。2022年上半年中国光伏新增装机量为30.88GW，同比增长137%。数据预测，2022年我国光伏新增装机量或将达到100GW。

受到光伏产业发展的影响，光伏逆变器产业持续向上发展。全球光伏逆变器出货量前十的企业，中国占据六家。

微型逆变器有两大主要热源，分别是磁性元件和大功率半导体。磁性元件的热耗来源于直流内阻损耗和交流高频损耗。大功率半导体的热耗来源于电流高频关断损耗。

微型逆变器和组串逆变器的胶点略有不同。典型的微型逆变器散热材料有导热灌封凝胶和导热垫片等。组串逆变器则通常采用有机硅灌封胶对电感进行灌封导热，采用硅脂对大功率半导体进行界面导热。

逆变器热管理面临“热流密度、轻薄、噪音、耐久性”四方面的痛点。在材料方面表现为四个挑战：

1. 单机功率向500KW进发、开关频率向32/64甚至128KHz发展造成的热流密度进一步上升

2.高导热灌封材料填粉量上升造成流平性下降与磁性元件小间隙灌封的矛盾

3.组件超配、长期高温工作且不降额运行，对材料热可靠性的要求更高

4.噪音过大要求风机降转，在风量和静压降低时需忧化风道和散热片翅型

Doreen Zhang 德莎胶带动力电池胶黏剂专家

《新能源汽车电池热管理解决方案》

在新能源汽车电池热管理应用领域，胶带的解决方案分为防火和导热两个方向。

在防火方向，业内设计普遍的目标为只冒烟不起 火，以及热失控不蔓延，这对电池包内的材料提出了防火阻燃要求。德莎可以提供满足VTM0等级的阻燃粘接，以及“烧不穿”的一体化防火解决方案。

在导热方向，德莎导热胶带能够在提供高导热率的导热材料，帮助体系建立高效的导热路径，并同时提供良好的电器绝缘性能以及阻燃性能。得益于丙烯酸体系，德莎导热胶带无硅油析出风险，并可以提供良好的粘接性能。

王洪春 浙江道明超导科技有限公司总经理

《“卷对卷”石墨烯导热膜材料在热管理领域中的应用》

随着5G商用落地，终端设备不断高集成化，对散热材料和技术提出了更高的要求。石墨烯导热膜薄逐渐成为主流方案。据统计，目前已有多款智能终端使用了石墨烯导热薄膜。

石墨烯导热薄膜与人工石墨膜相比存在一定的优势。

随着厚度的增加，石墨烯导热薄膜导热性能衰减较少。由于无法一次成型厚膜，人工石墨膜多层堆叠需要使用胶粘，导热性能衰减严重。

在厚度方面，石墨烯导热薄膜的厚度可定制，最大值可达500um。人工石墨膜的厚度则由最初的PI膜厚度决定，厚膜需要双面胶粘结。

在环保方面，石墨烯导热薄膜制造过程无污染。人工石墨膜在碳化过程中则会排放大量有毒气体。

葛英霞 深圳市瑞世兴科技有限公司研发工程师

《面向电子封装的超导热金刚石-铜复合材料的开发及应用》

电子封装材料用于承载电子元器件及其相互联线，起机械支持、密封环境保护、散失电子元件的热量等作用。

金刚石铜复合材料作为第四代超高导热材料，具有热导率高、热膨胀系数低，可与芯片热膨胀保持一致，是当前研究的热点。

全球半导体封装市场在2020年达到271.0亿美元规模，预计到2030年可达到604.4亿美元。金刚石铜复合材料一旦实现产业化，或将面临百亿市场需求。

闵永刚 广东工业大学教授

《面向高密度散热用类石墨烯导热复合材料的开发与应用》

电子设备设计朝着轻薄化、智能化和多功能化发展，对散热材料提出了更高的要求。

目前行业内主要以石墨散热和液冷热管散热技术为主。其中，石墨烯具有高导热、低热阻、超薄等特点，在散热领域应用优势大。

相较于膨胀石墨压延法、溶液化学法、气相沉积法而言，芳香族聚酰亚胺（PI）类薄膜热处理方法在制备高导热石墨膜方面更有优势。

课题组研究发现，通过化学法制备的PI基膜的综合性能受催化剂碱性及剂量影响，其PI分子链段更为规整，进而制备高导热石墨膜，可以提高石墨片层有序度，并减少石墨膜晶体缺陷。

在论坛现场，新材料在线^®副总经理井开元还介绍了有材^®云展会。据悉，有材^®云展会，可以让企业不受时间、地域限制地进行“云参展”。

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除了查看各大实力展区，还可观看线上论坛、展会直播及对接需求。

目前，有材^®云展会展示范围已覆盖动力电池、显示半导体、材料成型加工、磁性材料、可持续材料、碳材料、改性塑料、材料分析测试、3D打印、生物医用材料、高性能纤维、热管理材料、可降解材料、先进陶瓷、粉末冶金、氢能、涂料、AR/VR等20+热门领域。