在汽車自動駕駛 LiDAR 避障雷達、高階攝像頭模組、AI 伺服器光收發模組以及高密閉軍民通用電子控制單元(ECU)的結構設計中,散熱耗材的物化穩定性面臨著極為苛刻的考量。導熱介面材料(TIM)不僅要在極低壓力下完成熱量傳導,更必須具備極低的「揮發物(Outgassing)」與高抗「泵出(Pump-out)」能力。
傳統導熱墊片在高溫環境(大於 120°C)長期烘烤下,內部殘留的低分子量環狀矽氧烷(如 D3 至 D10)會緩慢逸出,在敏感的光學鏡片表面沉積形成微觀霧化層,或是在電子接點處形成絕緣二氧化矽膜引發信號中斷;同時,反覆的熱縮冷脹應力會將矽膠基質從界面間「泵出」,引發熱阻劇烈爬升。低揮發導熱墊片 (Low-Outgassing Thermal Conductive Pad) 透過加成型交聯網路優化與高真空熱提純工藝,有效解決了這一行業痛點。
材料科學原理:低分子鎖定與微觀表面潤濕力學模型
立興 (Lixing) 所研發的高性能低揮發導熱墊片,其長效低熱阻與零光學污染特性建立在以下微觀物理化學模型之上:
加成型高交聯網路對低分子矽氧烷(Siloxane Retention)的鎖定機制: 縮合型與普通加成型矽膠在合成過程中,不可避免地會殘留 1% 至 3% 的環狀低分子矽氧烷(D3 至 D10)。在高壓與熱場共存下,這些小分子具有較高的蒸氣壓與擴散係數,易向外擴散揮發。立興採用高活性鉑金催化加成硫化體系,並導入特種雙官能基端氫矽油進行交聯網格密度調控,將低分子游離鏈段牢牢錨定於三維網格之中;配合獨家的「高真空高溫脫氣工藝」,將總低分子量矽氧烷(D3-D10)揮發量控制在 100 ppm 以內,滿足高標準光學與高密閉電子規範。
超軟質彈性體的動態微觀表面潤濕(Surface Wetting)與界面熱阻模型: 散熱界面間的接觸熱阻 R_contact 主要源於金屬表面的微觀粗糙度凹凸。低硬度(Shore 00 20-30)導熱墊片在受到極低鎖緊力(P)作用時,其高分子鏈段會發生非線性流變與微觀蠕變,其界面接觸熱阻 R_contact 可由以下純文字公式進行基本量化:
R_contact = (sigma / P)^m * (Ra / K_pad) (純文字:R_contact = (sigma / P)^m * (Ra / K_pad),其中 R_contact 為界面接觸熱阻,sigma 為材料的微觀屈服應力,P 為施加的組裝壓力,m 為界面貼合指數,Ra 為金屬接觸面的微觀平均粗糙度,K_pad 為導熱墊片本體熱導率) 依據該公式模型,材料的微觀屈服應力 sigma 越低(即材料越柔軟、表面潤濕性越好),在相同壓力 P 下,界面接觸熱阻 R_contact 呈指數級下降。立興透過導入流變改性劑,使墊片在極小壓迫下即可完全填補 Ra 級別的微觀凹凸,排空所有空氣微孔,達成極低的界面熱阻。
抗熱循環「泵出(Anti-Pump-out)」應力弛豫機制: 當晶片經歷數千次高低溫開關循環(Power Cycling)時,發熱源與散熱片之間的膨脹係數(CTE)差異會引發 Z 軸與 X-Y 平面的相對位移。立興導熱墊片具備三維網格彈性記憶能力,能在微觀位移發生時產生同步形變並自發回彈,避免了材料從界面間被擠出的「泵出」失效,確保長週期服役下的熱阻穩定。
工業應用場景
車載 LiDAR 避障雷達與高階攝像頭模組: 緊貼於高發熱雷射發射晶片與感光元件底座,在高溫封閉艙體內提供高導熱,並杜絕低分子揮發物污染光學鏡片。
高密閉 AI 伺服器光收發模組(CPO/Co-Packaged Optics): 在微型化高密度封裝結構中,長效提供低壓力、低熱阻散熱,同時防範電氣接點矽化氧化。
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