在電子器件行業(yè)，有一個(gè)著名“10℃法則”。這個(gè)法則是根據(jù)熱力學(xué)公式——阿累尼烏斯方程得出的。該方程可以用來(lái)計(jì)算電子器件壽命，方程揭示，電子器件工作溫度每下降10℃，其壽命增加一倍，溫度每升高10℃，則壽命縮短一倍。

有另一組數(shù)據(jù)則顯示，在各種電子器件的失效模式中，熱失效占比高達(dá)55%。

由此可見(jiàn)，熱管理十分重要，這決定著電子器件的性能與壽命。

電子器件是個(gè)種類繁多且快速迭代的領(lǐng)域。在導(dǎo)熱界面材料深耕30年的霍尼韋爾，鎖定了“芯片級(jí)”的導(dǎo)熱解決方案這一定位。

霍尼韋爾電子化學(xué)材料亞太區(qū)總經(jīng)理程煒對(duì)新材料在線表示，芯片可應(yīng)用于多個(gè)終端市場(chǎng)。其中在消費(fèi)電子市場(chǎng)，散熱的需求各種各樣，但“芯片”的散熱是至關(guān)重要的，芯片出現(xiàn)問(wèn)題，將導(dǎo)致電子設(shè)備無(wú)法正常工作。

“消費(fèi)電子產(chǎn)品迭代的技術(shù)引擎在于芯片?；裟犴f爾擁有成熟的、經(jīng)過(guò)多年市場(chǎng)檢驗(yàn)的導(dǎo)熱界面材料解決方案，可以很好的解決消費(fèi)電子市場(chǎng)‘芯片’的散熱問(wèn)題。另外，電路板不僅存在主芯片散熱需求，很多電子元器件也有散熱需求?；裟犴f爾將提供整體解決方案，助力消費(fèi)電子市場(chǎng)的快速發(fā)展。”程煒說(shuō)道。

站在“芯片級(jí)”導(dǎo)熱解決方案的技術(shù)制高點(diǎn)，霍尼韋爾明顯掌握著導(dǎo)熱界面材料市場(chǎng)的“密碼”，并正探索著更多市場(chǎng)可能。

聚焦半導(dǎo)體應(yīng)用

在深圳的前海JW萬(wàn)豪酒店，霍尼韋爾的熱界面材料客戶研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)十分火熱。電子器件不同領(lǐng)域的客戶都熱切關(guān)注著這位導(dǎo)熱界面材料的“大拿”，期待著他們最新的趨勢(shì)研判及最新導(dǎo)熱界面解決方案。

程煒表示，霍尼韋爾將汽車、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、無(wú)線通訊等三大領(lǐng)域作為下一步的重點(diǎn)布局方向。

程煒給出了一組數(shù)據(jù)。據(jù)麥肯錫對(duì)2030全球半導(dǎo)體市場(chǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)，到2030年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億美金。其中，汽車、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及無(wú)線通訊將引領(lǐng)半導(dǎo)體市場(chǎng)未來(lái)的增長(zhǎng)。

“汽車和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等領(lǐng)域，對(duì)于TIM的穩(wěn)定性和可靠性要求，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通消費(fèi)電子，這正好是霍尼韋爾的優(yōu)勢(shì)所在。” 程煒對(duì)新材料在線表示。

程煒特別介紹了霍尼韋爾導(dǎo)熱界面材料在新能源汽車市場(chǎng)的布局思路。他表示，新能源汽車市場(chǎng)是高速發(fā)展且需求巨大的新興市場(chǎng)，造車新勢(shì)力和傳統(tǒng)車企都高度關(guān)注，同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。其中，車載電子設(shè)備是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵制勝法寶。

而車載電子設(shè)備的迭代，除了對(duì)熱界面材料導(dǎo)熱性能有更高的要求以外，對(duì)可靠性的要求也非常高。程煒指出，對(duì)于汽車而言，不允許任何安全風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。必須保證汽車芯片熱量完全散掉，否則可能引起整個(gè)電子系統(tǒng)失效，如果在高速公路上出現(xiàn)該問(wèn)題，將帶來(lái)致命的隱患。

據(jù)了解，導(dǎo)熱界面材料在汽車可用于動(dòng)力總成（燃油車不包含動(dòng)力總成）、電控系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)等三大板塊。

以動(dòng)力總成中的IGBT為例，高頻次開關(guān)導(dǎo)致材料性能受到影響，通電后溫度容易上升。

導(dǎo)熱界面材料可有效幫助功率模塊實(shí)現(xiàn)散熱，延長(zhǎng)使用壽命。程煒介紹道，中低端IGBT采用的是普通硅脂和高性能硅脂，高端IGBT則采用相變化材料。

據(jù)程煒介紹，霍尼韋爾立足于行業(yè)領(lǐng)先的相變材料技術(shù)，關(guān)注具體應(yīng)用場(chǎng)景與材料結(jié)構(gòu)和組成之間的聯(lián)系，從分子層面開始對(duì)導(dǎo)熱界面材料的每一種組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、篩選和優(yōu)化，為全面提高材料的導(dǎo)熱性能、可靠性和應(yīng)用性等各方面性能而持續(xù)進(jìn)行技術(shù)探索。

基于分子層面的優(yōu)化，霍尼韋爾相變化材料具備了較低熱阻和長(zhǎng)期可靠性。

由于聚合物與填料穩(wěn)定結(jié)合，材料很少發(fā)生溢出和遷移的現(xiàn)象，因此可靠性和熱機(jī)械性較高。“相變化材料是基于碳?xì)潴w系的聚合物，不如硅氧鍵活動(dòng)靈活，但是高分子非支鏈結(jié)構(gòu)，這賦予材料一定的柔性?！?程煒說(shuō)道。

霍尼韋爾相變化材料還可像硅脂一樣潤(rùn)濕熱源與散熱器界面，充分地填充間隙保持低熱阻；另外有一定的彈性，保持形變的能力。

“霍尼韋爾的相變化材料的相變溫度在45℃，這是理想的使用和存儲(chǔ)溫度。尤其是在預(yù)熱溫度階段，實(shí)現(xiàn)材料軟化很方便。這對(duì)于壓力很敏感的器件來(lái)說(shuō)，在預(yù)熱的裝配過(guò)程中不會(huì)發(fā)生對(duì)器件產(chǎn)生損傷的現(xiàn)象?！?程煒說(shuō)道。

值得一提的是，由于相變材料的相變溫度在45℃，十分符合功率模塊的絲網(wǎng)印刷工藝。

除了動(dòng)力總成，汽車的電子控制單元等也提出了散熱需求，霍尼韋爾分別針對(duì)各場(chǎng)景推出了導(dǎo)熱墊片和導(dǎo)熱填縫凝膠等方案。

程煒表示，霍尼韋爾針對(duì)新能源汽車電子化的快速發(fā)展做好了充分的準(zhǔn)備。目前已與新能源汽車行業(yè)領(lǐng)先的客戶保持緊密的溝通和長(zhǎng)期的配合，“霍尼韋爾已經(jīng)擁有了滿足新能源汽車最新導(dǎo)熱性能要求的成熟熱界面材料解決方案，同時(shí)也在提前布局和積極開發(fā)下一代車載熱界面材料。”

“芯片級(jí)”的導(dǎo)熱實(shí)力

“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中心對(duì)于散熱材料的可靠性要求也十分高，如果宕機(jī)一個(gè)小時(shí)，產(chǎn)生的損失可能會(huì)以幾十億美金的幅度來(lái)計(jì)算。”霍尼韋爾高性能材料亞太區(qū)市場(chǎng)戰(zhàn)略總監(jiān)劉雪紅強(qiáng)調(diào)了“芯片級(jí)”導(dǎo)熱解決方案的重要性。

劉雪紅表示，霍尼韋爾在導(dǎo)熱界面材料“芯片級(jí)”的技術(shù)實(shí)力，要追溯其在上世紀(jì)90年代“跨界”的歷史。

當(dāng)時(shí)芯片導(dǎo)熱主流材料方案為導(dǎo)熱硅脂。

而芯片產(chǎn)生熱量后，需要與散熱器之間保持良好的接觸，熱量就可以順利地向散熱器傳導(dǎo)。不過(guò)，芯片和散熱器都是硬質(zhì)表面，兩者表面存在粗糙度，不能完美貼合；此外，隨著芯片尺寸和散熱器界面尺寸變大，中間易出現(xiàn)翹曲，翹曲的空隙導(dǎo)熱率只有0.2W/(m·K)。

采用良好的導(dǎo)熱界面材料才能“拯救”這一問(wèn)題，但導(dǎo)熱硅脂的方案出現(xiàn)了變干和泵出的問(wèn)題。

劉雪紅表示，霍尼韋爾是“跨界”專家，業(yè)務(wù)范圍十分廣。針對(duì)客戶的主動(dòng)請(qǐng)求，為客戶開發(fā)出導(dǎo)熱材料為客戶解決了上述難題?；裟犴f爾的熱管理業(yè)務(wù)也在此時(shí)被建立了起來(lái)。

“霍尼韋爾在上世紀(jì)90年代就發(fā)表了相變材料的專利?！?劉雪紅對(duì)新材料在線介紹道，超前的芯片領(lǐng)域布局為霍尼韋爾的“芯片級(jí)”導(dǎo)熱界面材料技術(shù)積累打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

經(jīng)過(guò)30多年發(fā)展，霍尼韋爾已經(jīng)形成了自己的產(chǎn)品組合、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和服務(wù)的質(zhì)量與水平。“霍尼韋爾導(dǎo)熱界面材料依托聚合物基體和導(dǎo)熱填料專利技術(shù)，導(dǎo)熱性能優(yōu)良，長(zhǎng)期可靠性好、性價(jià)比高，能夠應(yīng)對(duì)最棘手的散熱問(wèn)題。我們的方案可以滿足不同行業(yè)，不同應(yīng)用場(chǎng)景的客戶對(duì)散熱提出的各種需求?！眲⒀┘t說(shuō)道。

據(jù)劉雪紅介紹，在產(chǎn)品組合方面，霍尼韋爾熱界面材料主要包括相變化材料、單組份導(dǎo)熱凝膠、雙組份導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂、導(dǎo)熱墊片、絕緣墊片等六大板塊。

總體來(lái)看，芯片導(dǎo)熱需求大致分為兩塊，一是界面填隙，二是0公差的導(dǎo)熱。霍尼韋爾推出的薄的粘接厚度的硅脂、相變化材料，可針對(duì)0公差的導(dǎo)熱需求；另一方面，墊片、導(dǎo)熱凝膠等則可針對(duì)公差調(diào)整或填縫的場(chǎng)景。

據(jù)劉雪紅介紹，在技術(shù)層面，霍尼韋爾優(yōu)化了導(dǎo)熱路徑的熱阻抗性，包括材料界面、接觸界面的熱膨脹性、接觸熱阻和應(yīng)用厚度。

“不同的企業(yè)進(jìn)入新的市場(chǎng)，采取的策略不同，有些從低端向高端走，有些選擇從高端往下布局?；裟犴f爾明顯屬于后者，保證最難的技術(shù)應(yīng)用，便于很好地抓住瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。”劉雪紅說(shuō)道。

事實(shí)證明了這一思路的正確性，無(wú)論是火爆的新能源車領(lǐng)域還是高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，霍尼韋爾總是能快速響應(yīng)市場(chǎng)的需求。

“目前，霍尼韋爾的相變化材料已經(jīng)導(dǎo)入新能源汽車的應(yīng)用，經(jīng)受住了數(shù)千小時(shí)高溫測(cè)試。折算到汽車實(shí)際使用里程，大約是30年。也布局了眼下火熱的ChatGPT高速計(jì)算機(jī)的芯片導(dǎo)熱。” 劉雪紅表示。

基于領(lǐng)先且完善的導(dǎo)熱界面材料的解決方案，霍尼韋爾的業(yè)務(wù)觸角涉及消費(fèi)電子、新能源汽車、通訊、數(shù)據(jù)中心、光伏、工業(yè)電子等領(lǐng)域。

面向未來(lái)，劉雪紅指出，現(xiàn)代半導(dǎo)體電子行業(yè)不斷向更高功耗、更多集成功能和小型化方向發(fā)展，這導(dǎo)致電子器件的功率密度劇增，熱流密度也在不斷增加，散熱的問(wèn)題更加突出。更高散熱性能，更高可靠性，更高效自動(dòng)化的導(dǎo)熱界面材料的需求將不斷提升。

未來(lái)已來(lái)，但需材料先行。劉雪紅表示，一些材料的性能已經(jīng)達(dá)到極限值，需要尋找到突破性的材料，重新建立第二曲線。

“霍尼韋爾擁有非常專業(yè)的技術(shù)專家，已經(jīng)開始做各種大范圍的材料篩選，尋找新的基材，然后結(jié)合配方，形成新的導(dǎo)熱材料?！?劉雪紅滿懷期待地表示。 眼下，火熱的半導(dǎo)體市場(chǎng)，中國(guó)占據(jù)“半壁江山”，“霍尼韋爾在主動(dòng)開發(fā)新的高端產(chǎn)品時(shí)，一定會(huì)與中國(guó)本土客戶一起來(lái)合作，一起共享這一難得的發(fā)展機(jī)遇?！眲⒀┘t憧憬道。

審核編輯 ：李倩