近年來，隨著功率半導體器件、工業半導體、汽車電力電子等領域的空前發展，許多國家都將第三代半導體材料及相關器件等的發展列為半導體重要新興技術領域。與前兩半導體材料相比，第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。隨之而來的，電子器件的發熱功耗越來越大、熱流密度不斷增加，產品散熱設計對產品的可靠性有著至關重要的影響。

對于任何熱管理解決方案來說，熱界面材料（TIM）都是關鍵的組成部分，用于填補兩種材料接觸面間的空隙，降低熱阻抗。常用的熱界面材料一般為高分子材料（聚合物材料），由于本征導熱率太低，往往需要添加高熱導率導熱填料來制備成聚合物基導熱復合材料。

導熱復合材料中，常用金屬導熱填料有Cu、Ag、Al等；而在要求一定絕緣性能的情況下，需要選用非金屬導熱填料，比如陶瓷類，如MgO、Al₂O₃、BN、AlN等，石墨烯、碳納米管、金剛石等也是現在研究熱門對象，此外，也可將多種填料混合使用。尋找性能更佳、添加效果更好的新導熱填料類型以及添加方式一直是行業內集中關注的問題。

不同添加方式對于熱界面材料內部導熱通道的影響

(a) 填料添加量低 (b)填料添加量達到臨界值形成導熱網絡 (c)高橫縱比填料添加 (d)不同尺寸填料混合添加

近幾年，碳基材料在導熱領域的應用逐漸有新的突破，其中，石墨具有特殊的六角平面網狀結構，在水平方向上，石墨的導熱系數為300~1900W/（m·K），且成本有優勢，作為導熱填料有良好的應用前景。另外，高導熱碳纖維不僅導熱系數遠高出常見的無機陶瓷填料，在聚合物基體中有良好的分散性能，并且填充工藝性好，不會引起體系粘稠度過高、彈性低、力學性能差等問題。同時，導熱碳纖維填充到高分子基體中時可以通過流場、電場、磁場等方式進行陣列定向，在特定方向達到極好的導熱效果。

但碳纖維與石墨粒子雖具有高的導熱性能，作為填料使用能滿足電子器件對散熱性能的需求，其絕緣性卻較差，限制了其應用場合。

碳纖維定向導熱

另外，一些高性能電子器件有著對導熱和吸波性能的雙重需求，碳材料具有優異的介電性能、良好的復合特性、特殊的微觀結構、較低的比重、較強的化學穩定性等優點，在吸波領域的應用也逐漸成為重點方向。但單一碳材料介電常數較大，不利于阻抗匹配，且作為納米材料，碳材料之間的團聚程度高，難以均勻分散在基體當中，作為吸波材料應用還需要通過一定的改性來調節其電磁參數，提高阻抗匹配程度并改善分散性。

在即將于2022年2月18-19日，在東莞舉辦“2022年全國導熱粉體材料創新發展論壇”上，將由湖南大學的韓飛副教授講解報告《第三代半導體封裝用碳基填料的開發應用》，報告將介紹高導熱碳纖維和石墨在熱界面材料方面的研究進展，并提出有效策略解決其絕緣性能差的問題。另外，針對電子器件對導熱和吸波性能的雙重需求，對碳纖維和石墨粒子進行表面化學處理，開發具有導熱-吸波雙功能一體化的碳基填料，為熱管理材料廠商提供相應的解決方案。行業前沿的創新技術不容錯過，歡迎前來參會哦！

報告人簡介

韓飛，湖南大學副教授，博士生導師，湖湘青年英才，新加坡國立大學博士后，斯坦福大學研究助理，從事功能型炭基材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內外權威刊物上發表學術論文50余篇，授權發明專利10余項，主持了國家自然科學基金青年項目、湖南省人才創新計劃項目、湖南省重點研發計劃、長沙市科技計劃項目等多項重要科研項目。

粉體圈會務組