導(dǎo)熱凝膠的性能不僅取決于導(dǎo)熱填料的種類與含量，其聚合物基體（Matrix）的選擇同樣至關(guān)重要?；w材料決定了凝膠的柔韌性、熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性、電氣絕緣性和長期可靠性。隨著電子設(shè)備工作環(huán)境日益嚴苛，導(dǎo)熱凝膠的基體材料已從傳統(tǒng)的硅酮體系逐步向環(huán)氧、聚氨酯、丙烯酸酯等非硅基體系拓展。本文聚焦不同聚合物基體的特性，系統(tǒng)分析其優(yōu)缺點及適用場景。

一、硅酮基體

硅酮（有機硅）是目前導(dǎo)熱凝膠最主流的基體材料，廣泛應(yīng)用于消費電子、新能源汽車和通信設(shè)備。

優(yōu)點：

- 優(yōu)異的熱穩(wěn)定性：工作溫度范圍寬（-50°C至+200°C），耐高溫老化。

- 良好的柔韌性與應(yīng)力緩沖能力：模量低，可吸收熱脹冷縮應(yīng)力，保護芯片。

- 高電絕緣性與化學(xué)惰性：耐濕、耐氧化，長期使用不腐蝕金屬。

- 無干涸、無油離：不含低分子硅油，長期穩(wěn)定性優(yōu)異。

缺點：

- 粘接強度較低，易在高振動環(huán)境下發(fā)生界面滑移。

- 某些體系可能釋放小分子硅氧烷，污染光學(xué)器件或影響半導(dǎo)體工藝。

- 導(dǎo)熱系數(shù)提升受限于填料分散難度。

適用場景：高可靠性、長壽命、寬溫域應(yīng)用，如IGBT模塊、服務(wù)器、車載電子。

二、環(huán)氧基體

環(huán)氧樹脂通過固化形成三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，常用于需要高強度粘接的導(dǎo)熱膠，部分高流動性體系也可作為“類凝膠”使用。

優(yōu)點：

- 高粘接強度：與金屬、陶瓷、塑料等基材結(jié)合牢固，抗振動性能好。

- 低收縮率與高尺寸穩(wěn)定性：固化后形變小，適合精密裝配。

- 可實現(xiàn)高導(dǎo)熱：填料填充率高，部分產(chǎn)品導(dǎo)熱系數(shù)可達3–5 W/mK以上。

缺點：

- 固化后為剛性材料，缺乏彈性，無法吸收熱應(yīng)力，易導(dǎo)致芯片開裂。

- 熱膨脹系數(shù)與芯片不匹配，長期熱循環(huán)下易產(chǎn)生界面疲勞。

- 工藝復(fù)雜，需精確控制混合比例與固化條件。

適用場景：靜態(tài)、高強度粘接需求，如LED封裝、功率模塊灌封，不適用于動態(tài)或高熱循環(huán)環(huán)境。

三、聚氨酯基體

聚氨酯兼具一定彈性和粘接性，適用于柔性或需緩沖的電子組件。

優(yōu)點：

- 良好的柔韌性與抗沖擊性：優(yōu)于環(huán)氧，接近硅酮。

- 耐低溫性能優(yōu)異：可在-60°C以下保持彈性。

- 對多種基材附著力好，耐油、耐溶劑。

缺點：

- 耐高溫性差：長期使用溫度通常不超過120°C，高溫下易軟化或降解。

- 耐濕性較差，易水解，長期可靠性受限。

- 導(dǎo)熱性能提升難度大，高端產(chǎn)品較少。

適用場景：低溫環(huán)境、柔性電路、汽車內(nèi)飾電子等對耐寒和緩沖要求高的領(lǐng)域。

四、丙烯酸酯基體

丙烯酸酯類材料可通過UV或熱固化，常用于快速裝配場景。

優(yōu)點：

- 固化速度快，支持UV定位，適合自動化生產(chǎn)。

- 透明性好，便于光學(xué)器件集成。

- 初粘力高，附著力強。

缺點：

- 脆性較大，抗熱沖擊能力弱。

- 長期耐候性不如硅酮，易黃變或老化。

- 導(dǎo)熱性能普遍較低，多用于低功率場景。

適用場景：光模塊、傳感器封裝、消費電子快速組裝。

五、總結(jié)對比