当下,AI产业方兴未艾,新能源车、消费电子、通信设备、数据中心等领域装备均朝着小型化、集成化、高功率方向升级,因此也面临着前所未有的热管理挑战。然而,热管理材料不仅要导热带走热量,还需兼顾电磁屏蔽、环境密封、减震保护等功能,专注于材料科学的陶氏化学(Dow)作为该领域的领导者对此有深厚理解,并且做出了较为全面的产品布局。本文聚焦陶氏化学有机硅热管理材料做些浅显易懂的科普。

前言
陶氏化学早在1897年就已成立,曾与康宁(Corning Incorporated)公司共同成立道康宁(Dow Corning),还在2017年曾与另一家百年老店杜邦(DuPont)合并,共同成为全球最大的化工企业(DowDuPont)。2019年陶氏化学再次拆分并且完成独立上市,如今成为具有自身鲜明特质的Dow,过去的道康宁有机硅品牌也被整合为DOWSIL,中文即“陶熙”。
正文
一、为什么是有机硅?
1、丙烯酸体系:高温软化的致命弱点
——丙烯酸材料(如丙烯酸酯胶粘剂)通常通过自由基聚合快速固化,这在组装线上有利于提高效率。但其主要缺点源于其较低的玻璃化转变温度,一旦出现高温软化,就会导致元器件位移、松动,密封失效,结构塌陷等严重后果。这些限制使得丙烯酸体系导热材料应用受限,尤其无法用于长期高温或存在周期性热冲击的环境。
2、聚氨酯与尿素体系:刚性强但“以硬碰硬”的应力困境
——聚氨酯和某些尿素树脂以其高硬度、耐磨性和韧性著称。然而,其高模量(即刚度大)和与常见基材(如金属、陶瓷、某些塑料)存在热膨胀系数差异,比方说设备开关机、功率变化或环境温度剧烈波动时,不同材料以不同速率膨胀和收缩,当应力超过材料强度极限,就会出现界面分层、涂装开裂等装置瞬间崩溃的严重事故。
3、环氧树脂体系:耐潮但脆性引发的开裂风险
——环氧树脂以其优异的粘接强度、耐化学性和低吸湿性闻名。但其高度交联的网络结构导致其本质脆性较高,断裂伸长率低。热冲击、微小的划痕、气泡或杂质都可能成为应力集中点,引发裂纹甚至是灾难性事故。
4、聚酰亚胺体系:性能卓越但工艺性的量产瓶颈
——聚酰亚胺是高性能聚合物,具有极高的热稳定性、化学稳定性和优异的机械及电气性能。然而,其加工性是其面向消费电子量产的主要障碍。比如除了成本较高外,它固化要求一定时间的高温处理,不仅效率低而且也导致工艺兼容性变差,也自然无法满足高速自动化产线需求。
5、有机硅热管理材料核心优势
可在持续高温下保持弹性,不易老化变脆,适用于户外基站、汽车电子等温差大、湿度高的环境;
低模量特性可缓冲不同材料间的热膨胀差异,防止界面开裂,提升焊点与元器件的长期可靠性;
许多有机硅产品无需底涂即可与金属、塑料、陶瓷等基材粘接,支持点胶、涂覆、模压等多种工艺,兼容自动化产线;
通过填充氧化铝、氮化硼、金刚石等导热填料,有机硅可在保持高绝缘性的同时实现(1—5)W/m·K甚至更高的导热率;
低VOCs、无溶剂、符合RoHS及UL认证,适用于消费电子与汽车等高标准领域;

总而言之,有机硅不仅具备优异的热稳定性、耐候性和柔韧性,还能在‑50℃至200℃甚至更宽的温度范围内保持性能稳定,有效缓解因热膨胀系数不匹配导致的应力开裂。Dow基于有机硅化学的深厚积累,推出了DOWSIL™系列热管理材料,涵盖导热膏、凝胶、灌封胶、密封剂等多种形态,服务于从消费电子到基础设施的全场景热管理需求。
二、DOWSIL™特色导热界面材料与应用场景简介(部分)
1、DOWSIL™ TC-5960
一种低热阻单组分、灰色、热导率为6.0 W/mK的导热化合物,用于散发裸芯片电子应用中的热量。

典型性能
2、DOWSIL™ TC-3065
一种室温下快速固化的单组分、灰色、热导率为6.5 W/mK的导热凝胶,用于电子应用中的散热,如电信设备、数据通信设备和印刷电路板(PCB)组件。

典型性能
3、DOWSIL™ TC-3080
单组分、7.0 W/mk导热超软凝胶,用于电子应用中的散热,如阵列式功率芯片、5G、自动驾驶车辆和电信。

典型性能
4、小结
陶氏化学不仅提供材料,更从系统层面协助客户解决热设计难题。比如通过热仿真与可靠性测试,帮助客户优化材料选用与结构设计;比如提供适用于点胶、印刷、模压等多种工艺的材料形态,支持高速量产;还有推动低挥发、无污染、可回收的材料体系,助力绿色环保和可持续发展等。
2025年11月4日,Dow在上海开设首个冷却科学工作室——Shanghai Dow Center。“这是陶氏化学在华发展的一个激动人心的章节。我们的新冷却科学工作室设在陶氏上海中心,进一步强化了我们在华以及全球电子行业客户对热管理解决方案的投资和承诺,我们作为热界面材料、浸没冷却液和传热液的全面解决方案提供商,在这一领域提供支持,”陶氏消费者解决方案全球战略营销总监Cathy Chu表示,“不仅这个工作室提升了我们在这些领域的现有应用和测试能力,还扩大了我们与本地客户直接合作的机会,以满足他们端到端的冷却需求。”
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