中國粉體網訊 隨著5G通信、人工智能、新能源汽車等領域的快速發展，電子器件不斷向小型化、集成化、高功率密度方向演進。
然而，器件運行中產生的熱量若無法及時消散，將直接威脅其可靠性和壽命。在這一背景下，熱管理復合材料成為電子封裝領域的核心技術之一。
電子封裝中的熱管理材料
電子封裝中的熱管理材料主要用于有效散熱，以確保電子設備的正常運行和壽命。常見的熱管理材料包括導熱接口材料、熱界面材料和熱導管。目前，先進的材料如石墨烯和碳納米管正在被研究，以進一步提高熱管理效率。
1.導熱膠
導熱膠是一種常用的熱管理材料。它主要由高導熱性的填料和有機硅樹脂組成。導熱膠可以充填在電子元件和散熱器之間，提升熱傳導效率。
2.導熱墊片
導熱墊片是一種柔軟的熱管理材料，通常由導熱填料和硅膠或其他彈性體材料制成。它能夠在電子元件和散熱器之間形成良好的接觸，優化熱傳導，具有高柔軟性，可適應不同厚度和形狀的界面。
3.相變材料（PCM）
相變材料（PCM）通過吸收和釋放潛熱來調節溫度。它們能夠在特定溫度范圍內發生相變（例如從固態變為液態），有效地管理熱量，適用于溫度波動較大的系統。
4.熱管
熱管是一種高效的導熱元件，利用液體的蒸發和冷凝來傳遞熱量。典型的熱管內部包含一根中空管，管內的工作液體通過毛細結構循環流動，具有極高的導熱效率，適用于高功率元件的散熱。
5.金屬基復合材料
金屬基復合材料通常由金屬基體和高導熱填料（如碳纖維或石墨）組成。這些材料結合了金屬的機械強度和填料的高導熱性，適合高效熱管理。
不同的熱管理材料各有其獨特的優點和適用范圍，選擇合適的材料取決于具體的應用需求和工作環境。在電子封裝中，合理的熱管理設計不僅可以提高設備性能，還可以延長其壽命。因此，了解并選擇適當的熱管理材料是確保電子設備可靠性的關鍵。
挑戰與未來趨勢
當前熱管理復合材料領域仍需突破三大核心挑戰：
1.界面優化：如環氧樹脂與氮化鋁的弱結合問題，需通過硅烷偶聯劑改性或高壓成型工藝增強界面傳熱；
2.多材料集成：鋁碳化硅(AlSiC)金屬基體復合材料為電子封裝提供了高度可靠且成本經濟的熱管理解決方案，它可提供高熱傳導率(~200 W/mK)以及可調的低熱膨脹系數(CTE)。但是AlSiC與金剛石、熱解石墨等超高熱導材料的復合技術尚處測試階段，需解決脆性材料的經濟性集成難題；
3.智能化設計：結合AI仿真優化材料微觀結構（如仿生多孔框架），實現導熱路徑的精準調控。
中國科學院寧波材料所林正得團隊
中國科學院寧波材料技術與工程研究所林正得研究員于2008年博士畢業于臺灣清華大學材料科系，2014年6月加入中科院寧波材料所后，圍繞著"電子封裝熱管理復合材料"開展了一系列基礎和應用研究工作并取得豐碩成果，在“超低熱阻碳基熱界面材料”和“輕質高導熱散熱器材料”兩個方向實現了成果落地。
對于芯片熱失效難題，林正得研究員所在團隊針對熱輸運串聯系統的關鍵零部件進行了攻關開發，克服了復合材料中二維材料填料的“定制調控排列取向”與“強化異質傳熱界面”兩個共性難題，研發出“超低熱阻導熱墊片”、“輕質高導熱碳/銅散熱器”、“大尺寸納米銀導熱環氧膠”等系列新型熱管理材料，從而提出了面向新一代芯片架構的綜合解決方案，實現擁有自主知識產權的創新技術與產品。
2025年5月28日，中國粉體網將在江蘇·蘇州舉辦“第二屆高導熱材料與應用技術大會暨導熱填料技術研討會”。屆時，我們邀請到中國科學院寧波材料技術與工程研究所林正得研究員出席本次大會并作題為《面向電子封裝特用工況的熱管理復合材料》的報告。林正得研究員將結合自己的研究成果對電子封裝用熱管理復合材料進行詳細闡述。
專家簡介
林正得，博士，研究員（三級），博士生導師。主持了國家基金委“兩化融合聯合基金”重點項目、面上項目、中科院“科研儀器設備研制”項目、中科院“戰略性先導專項A類”子課題等縱向課題，以及寧波杉杉股份、國家電網科技項目等橫向課題；入選了2015年國家青年高層次人才計劃；研究方向為電子封裝碳基熱管理材料。
目前，已發表229篇SCI文章，包含了Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Functional Materials、Nano-Micro Letters等通訊作者文章以及18篇ESI高被引論文；文章引用數超16000次，H指數為60（谷歌學術），入選了科睿唯安2022年“全球高被引科學家”名單；長期擔任一區期刊Biosensors & Bioelectronics副主編（影響因子：12.5）；另擔任世界500強江西銅業集團“金屬基復合材料研究所”首席科學家、中國復合材料學會“導熱復合材料委員會”與“電網工程復合材料委員會”委員、以及2020～2023年四屆“熱管理材料技術高峰論壇”大會主席。
參考來源：
1.Thermal Engineering，中國科學院大學官網，中國粉體網
2.小木蟲：電子封裝供熱管理解決方案：鋁碳化硅是關鍵
3.西安交大官網：西安交大科研人員在熱管理復合材料研究領域取得新進展
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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