高温会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响。电子元件和散热器之间往往存在细微空隙，导致两者实际接触面积只有散热器底座面积的10%，严重阻碍了热量的传导。使用热界面材料填充空隙，可以大幅度降低接触热阻，确保发热电子元器件产生的热量及时排出。本文梳理了热界面材料国内外发展现状、水平与主要问题，并提出了我国对策建议。

一、关于热界面材料

（一）定义与特点

热界面材料（T h e r m a l Interface Materials，TIM）又称为导热材料、导热界面材料或接口导热材料，是一种普遍用于IC封装和电子散热的材料，主要用于填补两种材料接合或接触时产生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，减少热传递的阻抗，提高散热性。

（二）作用与意义

随着万物互联时代的到来，电子产品的集成度不断提高，加之高频率信号的引入、硬件零部件的升级，联网设备和天线数量的成倍增长，导致设备的功耗不断增大，发热量也随之快速上升。热界面材料导热性能优异，环境适应性强，为设备的高度集成及微型化提供了有力的帮助，可望成为最具有颠覆性和变革型的热管理解决方案。

从产业方面来看，以三大热点板块为代表的电子行业对先进热管理系统和热界面材料提出越来越多的需求：

智能消费电子：智能手机和平板电脑电子产品结构紧密、高度集成，热流密度的不断提升对热管理系统提出了越来越高的要求。

通信设备：通信设备复杂程度越来越高，功耗不断加大，发热量快速上升，将带来热界面材料巨大的增量需求。

汽车电子：一方面发动机电控模块、点火模块、动力模块及各类传感器等的工作温度极高，另一方面新能源汽车的电池功率巨大，传统的风冷与水冷已不足以应付巨大的散热量，对于热界面材料有着急迫的、个性化需求。

此外，应用于航空、航天、军事等领域的器件，通常需要在高频、高压、高功率以及极端温度等苛刻的环境下运行，并且要求高可靠性，无故障工作时间长，对散热材料的综合性能要求也极高。

据BCC research数据统计，全球热界面材料市场规模从2014年的7.16亿美元，提高至2018年的9.37亿美元，年复合增长率为7.4%，预计2021年市场规模将达到10.8亿美元。其中亚太地区将超过8.12亿美元，欧洲约为1.13亿美元，北美约为1.01亿美元，其他地区约0.54亿美元。

二、国外发展现状与趋势

在技术研发方面，美国、日本、韩国等国家，均围绕高导热热界面材料的制备与性能提升，展开了系统而深入的研究。美国国防高级研究计划局2008年开始实施热管理技术项目，包含新散热技术的研发和散热能力评估技术；TriQuint及BAE等研究机构相继利用高导热材料开展散热和测试评估技术的研究。

近期的一些代表性进展有：

佐治亚理工学院C.P.Wong院士，用聚丙烯酸对高导热填料氮化铝粒子表面进行改性，再选择环氧树脂为基体，制备了聚合物基高热导率三相复合材料，使聚合物和填料之间形成了有效的导通网络，减少了杂质、气孔等因素对复合材料的影响，从而大大改善了复合材料的热电等性能。

麻省理工学院G.Chen院士课题组，通过自下而上的氧化化学气相沉积，沿着聚合物伸长链方向强C=C共价键和分子链间强π-π堆叠非共价键的相互作用，首次实现了共轭聚合物薄膜的高热导率，该材料的室温热导率为2.2W/m·K，是传统聚合物的10倍。采用该氧化化学气相沉积技术，可以在各种基材上生长轻质、柔韧的聚合物薄膜导热体，同时具有电绝缘性和耐腐蚀性。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校David G.Cahill课题组、德克萨斯大学达拉斯分校Bing Lv课题组采用改进的化学气相沉积技术，成功得到了超高热导率的立方砷化硼，其热导率为1000±90W/m·K，仅次于金刚石，是氮化硅的三倍，可望在大功率电子器件的热量管理中实现应用。

在产业方面，全球热界面材料市场主要分布在北美、欧洲、亚洲等地区，其中亚洲市场规模最大，占全球的72.2%。在开发和生产热界面材料方面居世界龙头地位的企业主要包括：美国贝格斯、美国莱尔德、美国3M、美国派克固美丽、美国道康宁、日本电气化学、日本信越等。

三、我国发展现状与水平

在技术研发方面，我国热管理材料方面的研究虽然起步较晚，但已取得了不错的成果，其中代表性材料包括：

高取向有机高分子新型热界面材料。针对传统的聚合物基热界面材料导热性差的问题，中国科学院深圳先进技术研究院团队采用真空辅助抽滤方式，制备了具有高取向的绿色可降解复合材料，热导率高达21.39W/m·K。

文章来源：《电子元件与材料》 网址: http://www.dzyjyclzz.cn/qikandaodu/2021/0625/705.html