Gelo condutivo térmico Quando o preenchimento flexível encontra baixa resistência térmica - poder de computação AI e a revolução "ponte térmica" na nova era energética

1[UNK] Por que é "gel" -- Entender as vantagens de desempenho da morfologia material

Gelo condutivo térmico é um tipo de material de interface térmica de pasta baseado em borracha de silicone e altamente cheio de preenchimentos condutivos térmicos (óxido de alumínio, nitrido de borão, óxido de zinco, etc.). Comparadas com gasquetes condutivos térmicos tradicionais e pastas condutivas térmicas, as vantagens essenciais do gel condutivo térmico podem ser resumidas em três palavras chave: ligação flexível, baixa resistência térmica e reparável.

A adaptação flexível origina do baixo módulo de gel. A duração do gel condutivo térmico é geralmente na área OO 20-50 da costa, que pode molhar completamente a superfície de contato com uma pressão inferior (20-40psi). Comparado com gasquetes condutivos térmicos, que requerem maior press ão de montagem para pressionar microvazios, gel condutivo térmico pode preencher adaptativamente várias interfaces desiguais - seja a rugosidade de nível micron das superfícies máquinadas ou a lacuna de nível de milímetro causada por grandes tolerâncias dimensionais - e pode alcançar quase 100% taxa de preenchimento da interface. A grande área e a tolerância entre as células de bateria e a placa fria nesta nova bateria de veículos energéticos são particularmente críticas.

A baixa resistência térmica é o índice de desempenho central do gel condutivo térmico. A resistência térmica total da interface térmica é composta por duas partes: a resistência térmica corporal (dependendo da espessura e da condutividade térmica) e a resistência térmica de contato (dependendo do grau de molhimento da interface), com a resistência térmica de contato muitas vezes representando 40-70% da resistência térmica total. O baixo módulo de gel condutivo térmico o permite reduzir a resistência térmica de contato a um nível muito baixo. Sob a espessura de 50-200 μm, a resistência térmica total do gel condutivo térmico típico de alta qualidade pode ser controlada dentro da faixa de 0,08-0,30 [UNK] · cm ²/W. Pesquisas mostram que quando um gel de alta condutividade térmica (λ √ 3,75W/m · K) é comprimido a cerca de 107 μm, a resistência térmica total é tão baixa como 0,062 [UNK]/W, que é cerca de 7% -10% menor que produtos comerciais semelhantes. No sistema de gestão da bateria de novos veículos energéticos, o uso de gel com uma condutividade térmica de 6-8W/m · K e uma espessura controlada dentro de 150 μm pode efetivamente controlar o aumento da temperatura da bateria dentro de um intervalo seguro.

Recuperável é a vantagem única do gel condutivo térmico em comparação com materiais solidificados. O gel condutivo térmico de um componente é geralmente pré-curado ou incompletamente curado, o que não é completamente curado após a construção. Quando o radiador é desmontado, o gel pode ser facilmente retirado, o que é conveniente para reparação e reutilização de dispositivos. Isso tem um valor de engenharia significativo para a manutenção e atualização dos servidores de centros de dados.

De acordo com o modo de cura, o gel condutivo térmico pode ser dividido em duas categorias: um componente e dois componentes. Um componente de gel condutivo térmico pode ser usado imediatamente após a descomposição sem mistura. Ele pode desencadenar a reação de cura por aquecimento ou umidade, e suportar o processo de dispensão automática. É adequado para cenários que requerem alta eficiência de produção. O gel condutivo térmico de dois componentes precisa ser curado após a mistura de componentes A/B em proporção no local. É especialmente projetado para ambiente de baixa pressão e requisitos de módulo de alta compressão. Ele pode preencher exatamente interfaces desiguais e tem melhor estabilidade a longo prazo. Alguns produtos de alto nível também introduziram gel condutivo térmico livre de sílico (não baseado em sílico) para satisfazer o módulo óptico e outras cenas com exigências estritas para limpeza óptica.

2[UNK] Desde laboratório para produção em massa: direção técnica de evolução do gel condutivo térmico

O progresso técnico do gel condutivo térmico está acelerando. A indústria está evoluindo de "condutividade térmica única" para "soluções sistematicas de gestão térmica".

A descoberta contínua da condutividade térmica é a direção primária. Atualmente, a maioria do gel de condutividade térmica principal tem condutividade térmica de 3-10 W/m · K, e os produtos de alto nível se aproximaram ou excederam 10 W/m · K. Ao usar nitrido de alumínio esférico, óxido de alumínio ou enchimentos misturados com alto conteúdo de preenchimento (representando mais de 80% em volume) e otimizar a distribuição do tamanho das partículas (distribuição bimodal de partículas grandes e pequenas), uma rede eficiente de condutividade térmica pode ser construída significativamente. Quando a proporção do volume de preenchimento aumenta de 50% para 60%, a condutividade térmica efetiva pode ser significativamente melhorada. Em 2026, Dow Chemical lança o DOWSIL ™ A condutividade térmica do gel condutivo térmico TC-3120 atingiu cerca de 12W/m · K, e atingiu limpeza óptica, que pode suportar os requisitos de dissipação térmica de m ódulos ópticos 800G e 1,6T.

A otimização final da baixa resistência térmica é outra direção central. A chave é controlar a espessura da linha adesiva dentro de 100 μm - para cada 50 μm redução da espessura, a resistência térmica do corpo pode ser reduzida em cerca de 30% -50%. No futuro, espera-se que reduza ainda mais a resistência térmica típica para menos de 0,05 [UNK]· cm ²/W, proporcionando suporte mais forte de dissipação de calor para servidores AI, módulos ópticos de 800G e baterias de energia de próxima geração.

A integração multifuncional é uma tendência a longo prazo. O futuro gel térmico prestará mais atenção ao projeto de "caminho inteligente" - mudança de fase adaptativa, orientação magnética, coordenação multiescala de preenchimento e outras tecnologias irão reduzir ainda mais a resistência térmica da interface e melhorar a estabilidade a longo prazo. O caminho de condução térmica já não é uma pilha de materiais simples, mas um projeto térmico "autoestrada" preciso.

3[UNK] Três cenários principais de aplicação: de servidores de AI a novos veículos energéticos

Servidores de AI e centros de dados são as áreas de crescimento mais rápido da demanda de gel térmico. Os processadores de alta potência e aceleradores utilizados nos sistemas de treinamento e inferência de AI geram uma grande quantidade de calor, e a temperatura de ponto quente no acelerador de AI pode ser 10-30 [UNK] maior que a área ao redor, gerando estresse mecânico e aumentando o risco de falha. O mercado segmentado de materiais termicamente condutivos avançados utilizados em servidores de inteligência artificial e centros de dados pode ter uma taxa de crescimento anual de mais de 25% até 2025, significativamente maior que a taxa de crescimento global da indústria. Material de silicone condutivo térmico é uma escolha ideal para a interface entre placas frias CPU e GPU, que pode resistir efetivamente ao efeito de bombeamento causado por ciclos térmicos severos causados por flutuações de carga de trabalho AI. À medida que a capacidade de memória de cada sistema nos servidores de AI aumenta rapidamente, os requisitos para o uso unit ário de materiais condutivos térmicos e o desempenho de cada interface estão aumentando sincronicamente. O mercado global de materiais de interface térmica espera alcançar 4,66 bilhões de dólares em 2026 e crescer a uma taxa de crescimento anual composta de 8,22% para 7,5 bilhões de dólares em 2032.

Novos veículos energéticos e baterias de energia são uma das aplicações mais exigentes de gel condutivo térmico. A dual onda de eletricificação e inteligência em novos veículos energéticos tornou a gestão térmica da bateria, sistemas elétricos e unidades de computação a bordo um novo mercado incremental de materiais de interface térmica. No novo pacote de bateria energética, o gel condutivo térmico é principalmente usado para preencher a lacuna entre a célula e a placa de refrigeração, e entre a cobertura superior da bateria e a caixa, e para conduzir o calor e dissipar o calor. Ele pode efetivamente derivar o calor da carga e descarga da bateria, inibir a acumulação local de calor e reduzir o risco de fuga de calor. O gel termo condutivo de dois componentes é especialmente adequado para preencher estruturas complexas ou lacunas irregulares para satisfazer as necessidades dispensadoras da produção em grande escala. No veículo montado radar de onda de milímetros, unidade de controle eletrônico (ECU) e módulo de energia IGBT, o gel condutivo térmico também desempenha um papel fundamental na dissipação de calor. O mercado global de gel térmico continua a expandir com uma taxa de crescimento anual composta de 6,7% -7,1%.

Comunicação 5G e eletrônica de consumo são os campos mais maduros para aplicações de gel condutivo térmico. Dispositivos eletrônicos de alta energia como equipamento de comunicação 5G, centros de dados, servidores e módulos de energia têm requisitos estritos para a gestão térmica. Como um material de interface com alta condutividade térmica, buffer suave, compressibilidade e construção fácil, gel condutivo térmico se tornou uma escolha ideal para a gestão térmica de estações de base 5G, transformadores de comunicação, suprimentos de alta energia e outros equipamentos. No campo da eletrônica de consumo, com a busca contínua de fineza e limites de desempenho do equipamento, o gel condutivo térmico de alto desempenho está acelerando sua penetração. A adaptabilidade automática de dispensação do gel condutivo térmico de um componente faz com que seja particularmente adequada para cenários de produção em grande escala da eletrônica de consumo. Em cenas com requisitos especiais para limpeza como módulos ópticos, baixa volatilidade, gel condutivo térmico de grau óptico está se tornando uma nova configuração padrão.

4[UNK] Pontos de seleção e sugestões de design

Ao selecionar gel condutivo térmico, os engenheiros precisam focar nas seguintes dimensões: condutividade térmica e resistência térmica - de acordo com a condutividade térmica necessária para o consumo de potência de chip e avaliação do desempenho do radiador, os requisitos de condutividade térmica de dispositivos com diferentes densidades de potência são significativamente diferentes; Método de cura - um componente único é adequado para dispensação automatizada e produção em grande escala, enquanto dois componentes são adequados para cenários com maiores requisitos de confiabilidade a longo prazo; Controlo da espessura da linha adesiva - para cada 50 μm de redução da espessura, a resistência térmica do corpo pode ser reduzida em cerca de 30% -50%, e a espessura óptima precisa ser determinada com base na tolerância real das lacunas; Tolerança ambiental - requer avaliação do intervalo de temperatura de trabalho, resistência meteorológica e requisitos de confiabilidade a longo prazo.

Tecnologia do Instituto Avançado fornece suporte técnico de processo completo a partir da seleção de materiais, testes de amostras para entrega de lotes, ajudando os clientes a considerar sistematicamente o esquema de gel térmico no estágio inicial do design térmico.

5[UNK] Perspectivas

O mercado global do gel térmico está se expandindo a uma taxa de crescimento anual composta de 6,7% -7,1%. Driven by the accelerated expansion of AI computing infrastructure, the in-depth evolution of automotive electrification and intelligence, and the continuous deployment of 5G/6G communications, thermal gel is moving from "auxiliary materials" to the standard configuration of high power electronic equipment thermal management. Ao mesmo tempo, a indústria está continuamente evoluindo em direção a maior condutividade térmica, menor resistência térmica, maior duração de vida e soluções de aplicação personalizadas. Oportunidades futuras de mercado focam-se principalmente no servidor AI gel de alta condutividade térmica, no novo veículo energético gel de condutividade térmica bateria de energia, no gel de condutividade térmica de grau óptico de módulo óptico e no gel de alta condutividade térmica de baixa volatilidade.

Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. continuará a aprofundar o campo do gel condutivo térmico e fornecerá aos clientes maior condutividade térmica, menor resistência térmica e soluções mais confiáveis de gestão térmica de interface com fórmulas de material constantemente iterativas e processos de fabricação.