導(dǎo)熱絕緣片是什么

1

結(jié)構(gòu)與原理

Science

ThermalLink

導(dǎo)熱絕緣片通常由絕緣支撐層、玻纖增強(qiáng)層及導(dǎo)熱絕緣層組成。絕緣支撐層主要起到支撐和初步絕緣的作用，常見(jiàn)的材料有聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等。玻纖增強(qiáng)層則增強(qiáng)了整個(gè)導(dǎo)熱絕緣片的機(jī)械強(qiáng)度，使其在使用過(guò)程中不易變形和損壞 。導(dǎo)熱絕緣層是核心部分，它由高分子材料和導(dǎo)熱件組成，導(dǎo)熱件分散于高分子材料中。當(dāng)電子設(shè)備中的發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量時(shí)，熱量會(huì)首先傳遞到導(dǎo)熱絕緣片的導(dǎo)熱絕緣層。由于導(dǎo)熱件具有良好的導(dǎo)熱性能，能夠快速地將熱量吸收并沿著導(dǎo)熱路徑傳遞出去，實(shí)現(xiàn)高效散熱。同時(shí)，高分子材料又具備優(yōu)異的絕緣性能，能夠阻止電流通過(guò)，避免發(fā)熱元件與其他部件之間發(fā)生短路等電氣故障，從而保證電子設(shè)備的電氣安全 。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得導(dǎo)熱絕緣片能夠在電子設(shè)備中完美地實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱和絕緣的雙重功能。

2

材料構(gòu)成

Science

ThermalLink

常用的基材有聚酰亞胺（PI 膜）、玻璃纖維等。聚酰亞胺薄膜具有極高的熱穩(wěn)定性，能在高溫環(huán)境下保持其物理和化學(xué)性能的穩(wěn)定，玻璃化溫度高達(dá)數(shù)百攝氏度，甚至在某些特殊品種中可超過(guò) 500℃，可在 250 - 280℃的空氣中長(zhǎng)期使用，且能在更極端的溫度范圍（-269℃至 +400℃）內(nèi)保持一定的性能。玻璃纖維則具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。導(dǎo)熱填充材料主要有硅膠、石墨、氧化鋁、氮化硼等。硅膠具有良好的柔韌性和粘結(jié)性，能夠填充發(fā)熱元件與散熱片之間的微小間隙，增強(qiáng)熱傳導(dǎo)效果；石墨的導(dǎo)熱性能非常出色，能夠快速地將熱量傳遞出去；氧化鋁和氮化硼等陶瓷材料不僅具有較高的導(dǎo)熱率，還具備良好的絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性 。不同的材料組合，能夠滿足不同電子設(shè)備對(duì)導(dǎo)熱絕緣片性能的需求。

3

類(lèi)型細(xì)分

Science

ThermalLink

根據(jù)基材的不同，導(dǎo)熱絕緣片主要分為聚酰亞胺薄膜型和導(dǎo)熱矽膠布型。聚酰亞胺薄膜型導(dǎo)熱絕緣片以高性能聚酰亞胺薄膜為基材增強(qiáng)的導(dǎo)熱硅橡膠制成，同時(shí)具備導(dǎo)熱性能和高耐壓絕緣性能。它具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性、高輻射抗擾度以及高低溫抗擾度（-40℃至 200℃） 。這種類(lèi)型的導(dǎo)熱絕緣片高導(dǎo)熱、低熱阻，單面涂膠，預(yù)固定效果好，在高頻高壓場(chǎng)景中表現(xiàn)出色，比如 5G 基站。5G 基站的工作頻率高、功率大，對(duì)散熱和絕緣的要求都非常嚴(yán)格，聚酰亞胺薄膜型導(dǎo)熱絕緣片能夠很好地滿足這些要求，確保基站設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行 。導(dǎo)熱矽膠布型則是以玻璃纖維為基材增強(qiáng)的導(dǎo)熱硅橡膠制成。它的表面較柔軟，抗撕裂、抗穿刺能力強(qiáng)，具有良好的電介質(zhì)強(qiáng)度和高壓絕緣性能，耐溫范圍為 -40℃至 180℃ 。由于其柔軟的特性，導(dǎo)熱矽膠布型更適合復(fù)雜裝配環(huán)境，如汽車(chē)電子。在汽車(chē)電子中，各種零部件的形狀和布局都比較復(fù)雜，導(dǎo)熱矽膠布型導(dǎo)熱絕緣片能夠更好地適應(yīng)這些不規(guī)則的表面，實(shí)現(xiàn)有效的導(dǎo)熱和絕緣 。

導(dǎo)熱性與絕緣性，到底誰(shuí)更重要？

1

導(dǎo)熱性：電子元件的 “降溫神器”

Science

ThermalLink

在電子設(shè)備中，導(dǎo)熱性對(duì)于電子元件來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。隨著電子設(shè)備的性能不斷提升，電子元件在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量也越來(lái)越多。如果這些熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，電子元件的溫度就會(huì)持續(xù)升高 。當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，電子元件的性能會(huì)受到嚴(yán)重影響。以電腦 CPU 為例，當(dāng) CPU 溫度過(guò)高時(shí)，它會(huì)自動(dòng)降低運(yùn)行頻率，也就是我們常說(shuō)的 “降頻”，以減少熱量的產(chǎn)生 。這會(huì)導(dǎo)致電腦的運(yùn)行速度明顯變慢，打開(kāi)軟件、運(yùn)行程序都變得卡頓，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。

長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下，還會(huì)大大縮短電子元件的使用壽命。高溫會(huì)使電子元件內(nèi)部的材料發(fā)生物理和化學(xué)變化，加速元件的老化和損壞 。有研究表明，電子元件的溫度每升高 10℃，其壽命可能會(huì)縮短一半左右 。所以，良好的導(dǎo)熱性就像是給電子元件配備了一個(gè) “降溫神器”，能夠及時(shí)將熱量傳導(dǎo)出去，讓電子元件始終保持在適宜的工作溫度范圍內(nèi)，從而提升電子設(shè)備的性能，延長(zhǎng)電子元件的使用壽命 。

2

絕緣性：電氣安全的 “守護(hù)者”

Science

ThermalLink

絕緣性在電子設(shè)備中同樣不可或缺，它是電氣安全的 “守護(hù)者”。在電子設(shè)備中，存在著各種不同電壓的電路和元件 。如果沒(méi)有良好的絕緣措施，當(dāng)這些不同電壓的部分相互接觸時(shí)，就很容易發(fā)生短路現(xiàn)象。短路會(huì)導(dǎo)致電流瞬間增大，產(chǎn)生大量的熱量，可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重事故。

在我們?nèi)粘Ｊ褂秒娮釉O(shè)備時(shí)，絕緣性也關(guān)系到使用者的安全。當(dāng)電子設(shè)備的絕緣性能出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，外殼可能會(huì)帶電 。如果使用者不小心觸摸到帶電的外殼，就會(huì)發(fā)生觸電事故，對(duì)人身安全造成威脅。在一些醫(yī)療設(shè)備中，絕緣性更是至關(guān)重要，一旦絕緣出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，還可能對(duì)患者的生命安全造成嚴(yán)重危害 。所以，絕緣性能夠有效地防止電流泄漏，保障電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行以及使用者的人身安全 。

3

應(yīng)用場(chǎng)景決定主次

Science

ThermalLink

在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，對(duì)導(dǎo)熱性和絕緣性的側(cè)重也有所不同 。在一些對(duì)散熱要求極高的場(chǎng)景，如高性能電腦的 CPU 和 GPU 散熱，導(dǎo)熱性就顯得更為重要 。這些電子元件在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時(shí)有效地將熱量傳導(dǎo)出去，就會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。在這種情況下，我們會(huì)優(yōu)先選擇導(dǎo)熱性能好的導(dǎo)熱絕緣片，以確保熱量能夠快速散發(fā)。

而在一些對(duì)電氣安全要求嚴(yán)格的場(chǎng)景，如高壓電氣設(shè)備，絕緣性則是首要考慮的因素 。高壓電氣設(shè)備中的電壓非常高，一旦發(fā)生絕緣故障，后果不堪設(shè)想。在這種情況下，即使導(dǎo)熱性能稍遜一籌，也要確保絕緣性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以保障設(shè)備的安全運(yùn)行 。在一些普通的消費(fèi)電子設(shè)備中，如智能手機(jī)，雖然散熱和絕緣都很重要，但由于其內(nèi)部空間有限，需要在導(dǎo)熱性和絕緣性之間找到一個(gè)平衡，以滿足設(shè)備的整體性能需求 。

選型要點(diǎn)：如何挑選導(dǎo)熱絕緣片

2025 ThermalLink

1

性能指標(biāo)考量

Science

ThermalLink

在選擇導(dǎo)熱絕緣片時(shí)，需要綜合考慮多個(gè)性能指標(biāo)。壓縮系數(shù)很關(guān)鍵，因?yàn)楹芏嗖馁|(zhì)在吸潮后，厚度會(huì)增加，再次干燥時(shí)厚度又會(huì)減小，這就要求導(dǎo)熱絕緣片能耐受各種變形及收縮情況，以確保在不同環(huán)境條件下都能穩(wěn)定工作 。比如在一些潮濕的工作環(huán)境中，若導(dǎo)熱絕緣片的壓縮系數(shù)不達(dá)標(biāo)，就可能會(huì)因?yàn)槲弊冃味绊懫鋵?dǎo)熱和絕緣性能。

耐熱等級(jí)也不容忽視，在某些特定場(chǎng)合，如太陽(yáng)能電池板、光伏逆變器等應(yīng)用中，對(duì)導(dǎo)熱絕緣片的耐熱要求較高。如果選用的導(dǎo)熱絕緣片達(dá)不到相應(yīng)等級(jí)，很有可能會(huì)縮短整個(gè)器件的使用壽命 。絕緣強(qiáng)度同樣重要，不同材質(zhì)的導(dǎo)熱絕緣片絕緣強(qiáng)度不同，在使用時(shí)，我們需要對(duì)絕緣性有一個(gè)基礎(chǔ)的參數(shù)指導(dǎo)，根據(jù)這些參數(shù)再選擇相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱絕緣片 。像在高壓電氣設(shè)備中，就必須選擇絕緣強(qiáng)度高的導(dǎo)熱絕緣片，以保障設(shè)備的安全運(yùn)行 。

機(jī)械性能也是一個(gè)重要的衡量環(huán)節(jié)，在機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域，使用過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生震動(dòng)、拉扯或移動(dòng)等情況，這給應(yīng)用于細(xì)小部件的導(dǎo)熱絕緣片增加了難度。若是導(dǎo)熱絕緣片的機(jī)械性能較弱，很容易被破壞，進(jìn)而減弱其絕緣性能 。比如在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)和高溫環(huán)境對(duì)導(dǎo)熱絕緣片的機(jī)械性能和耐熱性能都是嚴(yán)峻的考驗(yàn)，只有機(jī)械性能良好的導(dǎo)熱絕緣片才能在這種環(huán)境下穩(wěn)定工作 。

2

工藝適配性關(guān)注

Science

ThermalLink

工藝適配性也是選擇導(dǎo)熱絕緣片時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的方面。厚度選擇要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)確定，在保障耐電壓的前提下，一般是越薄越好，因?yàn)楹穸仍叫嶙鑴t越小，導(dǎo)熱效果也越好 。比如在一些對(duì)空間要求極高的電子設(shè)備中，如智能手機(jī)、平板電腦等，就需要選擇薄型化的導(dǎo)熱絕緣片，以在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效散熱 。兆科 TIS 系列就推出了薄型化的導(dǎo)熱絕緣片，兼顧了導(dǎo)熱與空間限制的需求 。

切割工藝也會(huì)影響導(dǎo)熱絕緣片的應(yīng)用，常見(jiàn)的切割工藝有激光切割和模切 。激光切割具有精度高、切割快速、切口平滑等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于對(duì)精度要求較高的復(fù)雜形狀切割 。模切則更適合大規(guī)模生產(chǎn)，能夠快速地將導(dǎo)熱絕緣片切割成各種形狀 。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)產(chǎn)品的形狀和生產(chǎn)需求來(lái)選擇合適的切割工藝 。如果產(chǎn)品的形狀比較復(fù)雜，且對(duì)精度要求較高，那么激光切割可能是更好的選擇；如果是大規(guī)模生產(chǎn)簡(jiǎn)單形狀的導(dǎo)熱絕緣片，模切則能提高生產(chǎn)效率，降低成本 。

導(dǎo)熱絕緣片雖小，卻在電子設(shè)備中發(fā)揮著不可替代的重要作用，它是電子設(shè)備可靠性的 “隱形守護(hù)者” 。從消費(fèi)電子到新能源，從光伏與儲(chǔ)能到工業(yè)設(shè)備，導(dǎo)熱絕緣片的身影無(wú)處不在，為這些領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的支撐 。隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，導(dǎo)熱絕緣片正朝著高性能、多功能的方向演進(jìn)，未來(lái)它必將在更多領(lǐng)域展現(xiàn)出更大的價(jià)值 。就像特斯拉和華為，它們通過(guò)在材料創(chuàng)新方面的不斷投入，提升了自身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，這也啟示我們，材料創(chuàng)新是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的核心壁壘 。

最后，想和大家發(fā)起一個(gè)討論：你在使用電子設(shè)備的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)因?yàn)樯峄蚪^緣問(wèn)題導(dǎo)致設(shè)備故障的情況呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)歷和看法 。

★ 本人聲明：作者分享這些素材的目的，主要是為了傳遞與交流科技行業(yè)的相關(guān)信息，而并非代表本平臺(tái)的立場(chǎng)。如果這些內(nèi)容給您帶來(lái)了任何不適或誤解，請(qǐng)您及時(shí)與我們聯(lián)系，我們將盡快進(jìn)行處理。圖片均來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系作者，我們將及時(shí)處理。

作者：熱管理實(shí)驗(yàn)室