每天了解一条产业链：热界面材料
每天了解一条产业链：热界面材料
热界面材料是电子元件热管理装置的重要组成部分。热界面材料(thermal interface materials，TIMs)在电子元件散热领域应用广泛，它可填充于电子元件与散热器之间以驱逐其中的空气，使电子元件产生的热量能更快速地通过热界面材料传递到散热器，达到降低工作温度、延长使用寿命的重要作用。在电子封装中，TIMs 通常用于两种固体材料之间的所有接触界面。通常这些界面产生在发热器件和集成散热器（IHS）之间，以及IHS 和散热片之间。这两个TIM 的应用分别称为TIM1 和TIM2。
TIMs 促进电子器件散热示意图
资料来源：《热界面材料——从基础研究到应用》李保文等
热界面材料应具备以下基本特性：1.可压缩性及柔软性；2.高热传导性；3.低热阻尼；4.表面湿润性；5.适当的黏性；6.对扣合压力的敏感性要高；7.使用方便；8.可重复使用；9.冷热循环的稳定性好等。只有高分子材料能够很好的满足以上要求，但是一般的高分子材料热传导系数最好的也只有0.1--0.2 W/m.K 左右，热传递效果并不好，所以往往需要添加热传导率较高(20—1000W/m.K)的无机粉末或金属粉末或石墨粉来改善其热传导性。
因此，热界面材料的基材主要选用具有一定流动性的高分子聚合物，例如：硅油、聚烯烃、丙烯酸树脂，石蜡油等，用于保证TIM 能尽可能遍及所有有空气缝隙的位置。填充物则选用各类高导热系数的材料，如：ZnO、Ag、Al、Fe、碳纳米管等，主要起到的是增加传热效率的作用。
市场上常见热界面材料主要分为高分子基复合材料、金属基热界面材料及处于前沿探索阶段的新型热界面材料。高分子基复合材料包括导热硅脂、导热凝胶、导热胶、导热垫及导热相变材料等；金属基热界面材料以低熔点焊料、液态金属材料等为代表；新型的热界面材料则以导热高分子、石墨烯和碳纳米管阵列等为代表。根据数据显示，2022 年中国聚合物基类热界面材料占比为87.96%；变相材料占比为9.26%；金属类热界面材料占比为2.78%。
常见热界面材料特性
热界面材料行业产业链上游包括玻璃纤维、硅胶、氧化铝、树脂材料等原材料供应商，根据材料类型，2024 年，有机硅占据约42.9%的市场份额。根据头豹研究院数据，原材料成本约占热界面材料生产总成本的70%左右。目前，我国热界面材料下游主要应用领域为消费电子、新能源汽车、通信技术、医疗等领域。其中消费电子领域占比最重，占比为46.7% ，通信设备领域占比为38.5%，新能源汽车领域占比6.9%，工业、医疗及其他领域7.9%。
热界面材料产业链简图
随着中国制造业水平的不断提升，以及热界面材料下游新兴应用领域如数据中心、新能源汽车、可穿戴设备等的高速发展，其散热需求也将同步上升，中国热界面材料行业市场规模呈现上涨态势。根据智研咨询，2022 年中国热界面材料行业市场规模约为15.45 亿元，产值约为3.7 亿元。据future market insights 预测，中国热界面材料市场规模2024 年至2034 年期间的复合年增长率可达11.3%。
全球热界面材料市场龙头目前仍以海外企业为主，在高端市场更是国外品牌垄断。据future market insights 报告，市场领导者如汉高、3M 公司、信越化学有限公司、霍尼韦尔国际公司、陶氏化学公司等，以其广泛的产品组合和高制造能力而著称。其来自全球市场的产品收入超过1 亿美元，市场份额占比45%至50%。收入在1 千万到1 亿美元之间的中型企业包括杜邦、松下、日本电化等，占据市场份额30%至40%。
资料来源：future market insights
国产化、高端化仍将是我国热界面材料发展趋势。中国导热界面材料市场发展起步相较于发达国家更晚，产品设计和制作工艺与国际先进水平具有差距。根据智研咨询，2022 年中国热界面材料国产化率为 23.1%。目前来看，我国在热界面关键材料节点均有良好的产业链基础，随着我国电子产业链国产化需求提升，我国热界面材料行业也有望加大技术和资本投入，进一步攻克高端应用市场，提高市场份额。
本文原文来自网易新闻