常用电子产品TIM热管理方案交流探讨

关键词：5G，TIM, EMI ,EMC， ESD, 绝缘,透波，高导热，国产高端新材料

导语：随着电子设备的性能和功能的提高，每个设备产生的热量增加，有效地散发，消散和冷却热量很重要。对于5G智能手机和AR/VR设备等高性能移动产品，由于采用高性能IC和追求减轻重量的高度集成设计，导致散热部件的安装空间受到限制。限制了壳体内部的安装空间，因此利用高导热垫片等TIM技术方案来更好地实现散热。 5G时代巨大数据流量对于通讯终端的芯片、天线等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同时，引起了这些部位电子零部件发热量的急剧增加。BN氮化硼散热膜是当前5G射频芯片、毫米波天线、无线充电、无线传输、IGBT、印刷线路板、AI、物联网等领域最为有效的散热材料，具有不可替代性。

本产品是国内首创自主研发的高质量二维氮化硼纳米片，成功制备了大面积、厚度可控的二维氮化硼散热膜，具有透电磁波、高导热、高柔性、低介电系数、低介电损耗等多种优异特性,解决了当前我国电子封装及热管理领域面临的“卡脖子”问题，拥有国际先进的热管理TIM解决方案及相关材料生产技术，是国内低维材料技术领域顶尖的创新型高科技产品。

一、智能安防监控产品

安防统属于电子行业的范畴，是对现代计算机技术、集成电路应用技术、 网络控制与传输技术和软件技术的综合利用。安防产品大致可以分为视频监控、门禁和防盗报警三大类。从“看得见”到“看得清”的转变，再到如今的智能化，安防行业的主动性不断增强，边缘感知+智能化，也逐渐成为了智能安防行业的新目标，高度智能化的综合安防时代已经来临。

智能安防对图像传输速度、清晰度、视频存储的时长及数据分析均提出了更高的要求。这种组合在提高视频监控储存方案成本的同时，其电路系统的热流密度和发热量也日益升高，对整体智能安防解决方案的可管理性带来了巨大的压力。众所周知，电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性，散热俨然成为电子行业中一项衡量产品性能的重要指标，尤其是监控摄像机散热。在实际应用中，如果散热不良导致核心芯片温度过高，易引发监控画面模糊、丢包、误码以及重启等一系列热故障问题。

摄像头逐渐向1080P、4K、8K画质等高端，高清像素靠拢，高清图像处理和大数据运算等先进技术使得热管理和EMI屏蔽问题日益凸显。功耗和发热量大且密闭环境，对整体散热方案提出更高要求，导热材料分子挥发以及硅油析出，硅迁移现象等对光学镜头影响重要；芯片耐温较低成为散热瓶颈，如何减小界面热阻是热设计中需要考虑重要因数。

为保证摄像机稳定可靠运行，急需降低核心元件工作热负荷，缓解电路板热应力集中现象。诺丰电子的低挥发、高导热、低渗油、超柔软等高性能界面材料（导热硅脂、导热硅胶片、导热胶带等），经过高温老化测试，为安防行业提供专业的热管理解决方案，保证安防产品正常运行的安全性和长期运行的可靠性。

二、智能手机产品

智能手机芯片的主频越来越高，会产生大量的热量，过大的热量会影响用户的舒适感，同样也可能会烧坏硬件。因此，各大厂商都会考虑智能手机如何散热。

进入2019年以后，手机在未来刚需的推动之下，手机散热再次成为市场新热点。如小米旗下收主打游戏手机黑鲨手机，其配备了多级直触一体式热冷散热系统，其主力散热部分是铜片，只有中间细长部分有极少量内置液体；还有荣耀Note10，采用了The Nine热冷散热技术，在原来的八层散热基础上增加了液冷散热层，并且采用了石墨贴导热和热管；此外，魅族16也采用了水冷散热，还在处理器表层涂抹了导热硅脂，进一步提升导热功能！

随着5G时代的来临，手机散热已经成为行业的热点，在智能手机电池容量无法大幅度提高的情况下，除了研发降低能耗的方案以外，散热对于智能手机而言的重要性进一步突出，此外，当前玻璃后盖将成为市场主流，其散热性能与金属后盖相比要差，这也是当前众多玻璃后盖手机采用了在玻璃后盖上贴了石墨片的重要原因！据市场消息称，华为5G手机有望采用0.4mm铜片并配合涂抹导热硅脂填充缝隙作为手机核心散热组件！

5G手机天线及射频前端将发生较大变化，高频段手机天线还有望采用有源方式，手机耗电量将大幅增加，散热技术方案将至关重要，除了传统的石墨散热和液冷热管散热技术以外，未来还将会有的散热技术诞生，包括一些新的散热材料也将在智能手机中应用。

随着散热组件在手机和PC中的应用越来越广，已经有众多的企业布局了散热组件和材料领域。随着5G+物联网时代的到来，未来手机的智能化程度以及人们对手机的依赖程度将不可同日而语，作为智能手机研发方向，散热技术在智能手机中的应用将越重要，手机行业的散热需求也将带动散热材料的变化和新技术的研究，越来越多的企业将在该领域中进行布局或产业升级。

三、电源适配器产品

电源适配器（Power adapter）是小型便携式电子设备及电子电器的供电电源变换设备，广泛配套于电话子母机、游戏机、语言复读机、随身听、笔记本电脑、蜂窝电话等设备中。电源适配器一般由外壳、电源变压器和整流电路组成，按其输出类型可分为交流输出型和直流输出型；按连接方式可分为插墙式和桌面式。电源适配器被广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表等各个领域。

由于电源适配器中使用了大量的大功率半导体器件，如整流桥堆、大电流整流管、大功率三极管或场效应管等器件，它们工作时会产生大量的热量，电源温度一旦超过75℃以上，如果不能把这些热量及时地排出并使之处于一个合理的水平，将会影响电源适配器的正常工作，严重时还会损坏电源适配器。通常电源适配器厂家在设计生产时都会使用一些导热绝缘材料帮助电源进行散热，那么电源适配器散热方案常用的导热绝缘材料有哪些呢？

导热灌封胶

导热胶灌封分为分局部灌封和整体灌封，电源适配器内部凹凸不平又不规则，需要的是一种既可以完全包裹变压器，又不能随意移动的导热材料。局部灌封一般会集中在发热量较大，又无法用其他导热材料替代的情况下。整体灌封是因为部分电源要长期在户外工作，除了要解决散热问题，还要考虑到电源的防水和密封性，所以户外电源基本上都是采用整体灌封散热。

导热硅胶片

导热硅胶片对于电源行业而言，其应用的比例通常较少，但是有时候也是必不可缺的，通常电源适配器关于导热硅胶片的应用主要集中在PCB板上，一种特殊的应用和需求必将会有一种特殊的供给去满足它，导热硅胶片应用在PCB板上，具备高导热效率、电气绝缘、防震防刺穿等多种作用，能有效的为客户端解决安规问题。

单组份硅胶

单组份硅胶通常应用于电源元器件的局部导热，同时又能起到固定元件的作用，对于金属与非金属都具备着良好的附着力与密封性。

导热矽胶布

一般都用在电源MOS管封装上，常规标准件TO-220、TO-3P等，通常在硅胶片与MOS管上涂抹一层硅脂作为增加贴合性、降低热阻的作用。

氧化铝陶瓷

无论是导热系数、耐温范围还是绝缘性能都远超导热矽胶布，可用于替代硅胶在MOS管的地位，对于TO-220、TO-3P系列都有标准件，需要通过涂抹硅脂增加与MOS管的接触面积。

四、无线充电器产品

无线充电技术打破了传统的连接线充电，是一种利用智能通电传输的无线充电技术，提高了充电的效率和便捷性；近几年，手机无线充得到广泛的认可，使用率也越来越高，一度成为手机充电行业的爆款产品。

无线充电是通过电磁感应原理工作的，既然是磁场切割方式就必然会产生热量。无线充由于其体积小的原故，内部电子部件的工作温度是需首要解决的，热量不仅会影响无线充电器的效率，也会将热量传导给手机。为了更好地散热，这就需要无线充外壳尽量用金属材质而不是塑料材质，而导热硅胶垫片恰恰提供了其散热方案，解决了这一难题。

为了使散热效率更好，无线充底部一般为一体的金属材质加上导热硅胶防震垫，这样即可以为内部电子部件散热打下良好的基础，又能起到防滑防震不易磨损的效果。

在无线充内部线圈的部分，这块部包括中间也是发热集中的部分。所以线圈中间都会安装一个温度主探头，用来确保充电器的使用温度在安全温度范围内。

把线圈金属基板的螺丝拆掉，就能看到产品的底壳的内部结构，底壳采用的是金属一体成型，也是散热的关键所在，使用金属是为了更好的把产品内部的热量通过底壳传导到外部，使内部的工作温度一直处理安全的状态，从而延迟产品使用寿命。

由于与底壳相连的是无线充的电路板，所有的元器件都集中在这块PCB的一面，电路板都是不规则的整体，所以与底壳之间没有办法直接无缝连接，所以在底壳上贴上导热硅胶垫片和导电泡棉来填充底壳与电路板之间的间隙，使电路板的热量通过导热硅胶垫片和导电泡棉导向底壳来使之散热，也可起到电磁屏蔽的作用。

五、路由器产品

路由器主要是由存储器、电源、传输媒介（也就是电缆）、CSU/DSU、供应商的媒介、CPU、接口、模块等部分组成。随着工作频率和工作强度的增加，同时也为了节省成本和空间，路由器厂商生产的路由器体积越来越小，在这种情况下，散热问题就成了工程师们最为头痛的事情，为了解决路由器的散热和稳定性的问题，在路由器热设计时，工程师们通常会用导热硅胶片结合外壳来进行散热。

采用导热系数达到2.0W/mk；ShoreC测试硬度达35度；耐高温，在-40~200℃环境下稳定工作，绝缘性，压缩性好；并符合环保要求的导热硅胶片解决方案既能满足客户产品使用需求。

六、网络机顶盒产品

数字视频变换盒，通常称作机顶盒或机上盒，是一个连接电视机与外部信号源的设备。它可以将压缩的数字信号转成电视内容，并在电视机上显示出来。信号可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。机顶盒接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数字内容，包括电子节目指南、因特网网页、字幕等等。使用户能在现有电视机上观看数字电视节目，并可通过网络进行交互式数字化娱乐、教育和商业化活动，现在人们的生活水平越来越好，人们的生活越来越丰富，网络电视机顶盒是这个时代新兴的产品是便民，是时尚，是趋势，是未来。

目前市场上的机顶盒质量参差不齐，多数结构简单，在夏季使用的时候更加容易在机顶盒体内产生大量热量，机顶盒在使用过程中会产生的大量热量对日常使用造成影响，导致视频信号不稳定，甚至烧毁机顶盒，造成了家中的安全隐患，而且一般机顶盒的风扇处容易积攒灰尘。

在机顶盒体内部结构中，机顶盒体外壁开设有信号输出接口，机顶盒体外壁开设有电源接口，电源接口一端固定连接有第一电线，第一电线串联连接有第二电线，第二电线一端连接至有风扇制动电机，机顶盒体右侧设置有盒体，盒体顶部设置有导热盖，导热盖顶部固定连接有导热铜管，盒体一侧固定连接有第一水箱，第一水箱一侧固定连接有开关，第一水箱一侧固定连接有喷头，盒体另一侧连通有第二水箱，导热铜管两侧分别固定连接有翅片，机顶盒体右侧外壁上开设有散热口，机顶盒体底部一侧表面设置有第一活扣，机顶盒体底部一侧表面设置有第二活扣，机顶盒体一端固定连接有天线。

同时，机顶盒风扇数量配置三个，且风扇以导热铜管的右侧面的中心为对称轴均匀设置在导热铜管上。盒体底部固定设置在机顶盒体上，且盒体周边设置有挡板。导热盖直径为三至五厘米，且导热盖底部固定连接有风扇。喷头设置在风扇顶部圆心，且喷头上均匀分布细孔。

如果在常年高温的地区使用机顶盒，单靠风扇散热是完全不够的，所以很多网络机顶盒厂家对机顶盒内部安装的风扇进行改造，改造包括散热方式、导热材料等方面，从根本上解决机顶盒无法连续工作的问题。

导热硅胶片柔软、导热绝缘、特别是其可压缩性好，厚度均可适应不同机顶盒的空间范围，可控性好。一般而言，家用电器如电磁炉、电饭煲、机顶盒、微波炉等等电器在正常工作时所产生的热能若不能及时导出，将会使电器结面温过高，进而影响产品生命周期、使用效率、稳定性，而电器结面温度、运转效率及寿命之间的关系。机顶盒是通过导热硅胶片将芯片的热量传递到外壳上，通过自然对流散热的方式，所以不用担心由于外壳太热而烧坏机顶盒。

在机顶盒的主IC或温度高的部件与散热片或机顶盒的外壳之间使用软性导热硅胶片，可以使温度下降18度左右。

导热硅胶片是填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙，导热硅胶片的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。导热硅胶片在机顶盒上的应用，使它能够更快的散热从而产品使用寿命更长久。

七、行车记录仪产品

高温是集成电路的大敌，不但会导致设备运行不稳，使用寿命缩短，甚至会造成设备部件烧毁，如果是便携的电子设备还会对人体造成伤害。导致高温的热量来自电子设备内部，或者说是集成电路内部。散热部件的作用就是将这些热量吸收，发散到设备内或者设备外，保证电子部件的温度正常。

面对现今交通路况复杂，碰瓷高手防不胜防的情况，4G行车记录仪已经成为车主记录行车视频的一款智能产品，特别现在很多记录仪都配备了1080P超高高清视频录制，在工作运作时行车记录仪不断录像，主要器件的运算处理数据量非常大，芯片处于高速运行状态，随之发出的热量也是非常大。如果不对关键器件进行散热处理，记录仪会停止录影，重启，甚至会烧毁。

特别是很多行车记录仪挂在前挡风玻璃暴露于阳光之下，时间久了就晒“死”了，一开机就发热发烫死机。行车记录仪发热死机怎么办？那就需要在产品设计方案中解决记录仪散热的问题，而应用导热硅胶片就是目前主流的方案。你也许会觉得是不是那我买个耐晒耐高温的行车记录仪就没有问题了，关键还得对症下药，最根本的还是要从行车记录仪内部的散热结构着手，选择一款合适的导热硅胶片来解决发热源散热的这个问题。

导热硅胶片的主要作用是要给主要器件把热量传导出来进行降温，要给4G行车记录仪散热确保正常工作。导热硅胶片的降温原理是将行车记录仪的DSP主控芯片和DDR2芯片的热量传导至屏蔽罩上，再通过屏蔽罩将热量向空气中辐射和主板的接地层进行传导散热。

八、无人机产品

随着科技的日新月异，市场对无人机的性能要求越来越高，比如图像传输速度和清晰度等，但是由于无人机的体积要尽可能小巧，导致其整体设备的散热材料设计难度越来越大。

无人机两大核心就是电机和电调（即电子调速器）。无人机飞行全靠螺旋桨或者涡扇来牵引带动，驱动它们旋转的动力都是来自电机，但是电机的转速和功率大小却是靠电调控制，所以无人机能平稳飞行电调是功不可没的。如果电机电调过热导致性能衰减，那电调就不能很好的控制电机转速，那飞控就无法承受住这样大的电流。因此，解决无人机散热问题是重中之重。

无人机散热结构中，包括连接块、安装板、散热板、散热管、排热口；散热板顶端两侧安装有散热管，散热板内部安装有排热口，散热板两侧安装有连接块，连接块两侧安装有安装板，散热板包括散热底板、散热片、进风口、出风口，散热底板内部两侧设有散热片，散热底板前端左侧连接有进风口，散热底板前端右侧连接有出风口，散热底板两侧与连接块相连接。

无人机电机和电调的布局往往是比较紧凑的，如果使用导热硅胶片，因尺寸太小问题，操作员不便取放安装，而导热凝胶在实际操作上就比导热硅胶片更胜一筹。导热凝胶实现了设备自动点胶操作，这样就更加匹配现今高科技生产线操作了。

导热凝胶主要应用于图传主板与散热板之间的散热；导热凝胶，散热管与排热口的配合使用，在使用时散热管可以对无人机内部的热量进行有效吸收，通过排热口将散热管上的热量进行快速散热，解决了散热效果差的现象。

导热凝胶在无人机及其他电子产品中的散热应用中，并不像导热硅胶片那样为人们所熟知，但是导热凝胶在无人机技术迭代中扮演着十分重要的角色。

通过屏蔽罩将热量向空气中辐射和主板的接地层进行传导散热。

九、智能投影仪产品

近年来，投影仪广泛应用于办公室、娱乐场所、家用和学校等地方，为更好的优化用户体验，投影仪产品不断地演变，然而在提升功能的同时，必须有效排热，保持稳定的温度，确保工作效率。

根据投影仪的成像原理，在投影仪投影输入信号时，需要极高的亮度，为保证达到这样高的亮度输出，投影仪就必须通过采用大功率的光源来实现。经过长时间的工作后，必然在机器内部产生很高的热量。除了投影仪光源产生的热量外，投影仪的电源也会在工作时产生很大的热量。投影仪灯泡、成像系统、电源等等产生的热量都在机器内部狭小的空间内汇聚，其产生的高温不仅对于投影仪的正常使用有影响，而且会大大缩短内部元器件的使用寿命。

投影仪的散热结构包括导热管、设于导热管上的多个翅片、以及设于多个翅片的一侧的风扇。导热管的一端与投影仪主体的光源侧固定连接，另一端远离投影仪主体设置，多个翅片固定设于导热管的远离投影仪主体的一端，风扇与投影仪主体电性连接，用以驱动空气流动以降低翅片的温度。投影仪主体工作产生的热量可通过导热管传送至翅片，再通过风扇驱动空气的流动而降低翅片的温度。如此，加快了投影仪的散热，同时也避免了高温空气滞留于投影仪主体的附近，而影响投影仪正常工作的问题的发生。

如果在常年高温的地区使用投影仪，单靠风扇散热是完全不够的，所以很多公司对投影仪内部安装的风扇进行改造，改造包括散热方式、散热材料等方面，从根本上解决投影仪无法连续工作的问题。

导热硅胶垫片柔软、导热绝缘、特别是其可压缩性好，厚度均可适应不同智能投影仪的空间范围，可控性好。导热硅胶片很好的填充于投影仪导热管翅片与散热风扇之间，实现热源与散热风扇的无缝连接，降低了投影仪内部发热件与散热风扇接触面的热阻，完美有效地将热量传递出去，保持投影仪稳定的温度，确保其工作效率。

十、网络交换机产品

随着科技日新月异的发展，我们的社会进入了信息时代。在这个社会中网络已经成为人们生活中不可或缺的一部分。在信息时代的快速发展下及云服务逐渐普及，由于云服务的普及，各行各业的数据存储量急速增加。服务器大容量扩容也带来了更多的交换机需求。相信路由器大家都知道，但是网络交换机的话绝大多数人一般都不知道这是什么，它能为我们的网络做一些什么呢?

网络交换机是连接服务器和网络设备，构建数据中心的重要部件。而由于云服务普及导致的网络设备高密度化，连接设备数激增使得交换机的负载更大。新型交换机面临着平衡性能提高以及降功耗的难题。

工业交换机中集成了MAC 交换模块、PHY 接口芯片、主控芯片、存储器等器件。由于过高温度对工业级交换机影响是致命性的，所以在设计这类产品时，除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外，更要充分重视设备的热设计。

工业级交换机为了满足其可靠性应用要求，大多整机采用无风扇散热设计。对于发热量比较大的芯片可以采用导热硅胶垫片、导热相变化材料来填充接触面的间隙，形成芯片表面到外壳的导热通道，从而保证芯片工作在安全的温度区间内，保证交换机在高温环境下，可靠、安全地工作。

交换机的散热结构包括交换机外壳和线路板：线路板的上面设置有上导热垫片,导热垫片的上面设置有金属散热片,线路板的下面设置有导热垫片,导热垫片与交换机的外壳内表面贴合；导热垫片为有一定弹性的物体,能有效保证导热垫片与交换机外壳内表面贴合紧密；线路板产生的热量一部分通过上层导热垫片传递至金属散热片再扩散至交换机内部,再通过交换机外壳扩散至空气中,一部分热量通过下层导热垫片传递至交换机外壳再扩散至空中；此方案尤其适用于小型交换机,可有效避免因安装散热风扇而带来的体积增大,成本增加,容易损坏等问题。

导热硅胶垫片主要应用在主板与外壳间的导热散热。选用导热硅胶垫片的最主要目的是减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻，导热硅胶垫片可以很好的填充接触面的间隙；有了导热硅胶片的补充，可以使发热源和散热器之间的接触面更好的充分接触，真正做到面对面的接触，在温度上的反应可以达到尽量小的温差；导热硅胶片不仅具有绝缘性能，还有减震吸音的效果。

十一、计算机服务器产品

人们在日常工作、生活中经常会使用到网络技术，可以说现在社会离不开通信网络，在古代，南方与北方的联系只能通过书信进行，如果距离遥远的话，可能会要数月才能到达，而现在人们通过网络相互联系，无视距离和时间。而作为网络的节点，存储、处理网络上80%的数据的计算机服务器，其需要全天候24小时不间断地工作着。

计算机服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存、系统总线等，它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而电脑服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。

计算机服务器是一种高性能计算机，网络终端设备如家庭、企业中的微机上网，获取资讯，与外界沟通、娱乐等，也必须经过计算机服务器，因此也可以说是计算机服务器在“组织”和“领导”这些设备。一个长久、高效的计算机服务器是一家企业所必须拥有的。

影响计算机服务器的因素有很多，而散热问题是主要因素之一，计算机服务器是高性能计算机，同时也是功耗极高的机器，其所散发的热量有很大，一些大型企业会为计算机服务器设立一间专属空调机房。

计算机服务器设备发热是一件广泛存在于生活中的现象，主要是因为电能转换成目标能量时无法做到完全地转换，其中大部分能量会以热量的形式损耗掉，所以导致机器设备运行时发热，空气是热的不良导体，热量经过空气时传递效率会降低，从而导致散热效果不佳。

导热材料是为了解决热量传递效率低的材料，而导热材料有很多种，如导热硅胶片、导热硅脂、导热凝胶、导热双面胶、导热粘接胶、导热硅胶布等等，每一种导热材料都有其特点和其所擅长的领域，虽然它们有着各种差异，但它们的目的是提高热量传递效率。

计算机服务器内部结构中，热源与散热器间存在缝隙，即使是两个看上去光滑平整的平面，依然存在着一些坑洞，并且两者贴合时也存在着空隙，空隙中有着大量的空气，所以热量传递时效率会降低，而导热材料是填充两者间，将大大小小的坑洞填充完毕，降低接触热阻，使得热源与散热器能够紧密接触，从而提高散热效果，以此保证机器设备的长时间稳定运行下去。