近年来，随着功率半导体器件、工业半导体、汽车电力电子等领域的空前发展，许多国家都将第三代半导体材料及相关器件等的发展列为半导体重要新兴技术领域。与前两半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。随之而来的，电子器件的发热功耗越来越大、热流密度不断增加，产品散热设计对产品的可靠性有着至关重要的影响。

对于任何热管理解决方案来说，热界面材料（TIM）都是关键的组成部分，用于填补两种材料接触面间的空隙，降低热阻抗。常用的热界面材料一般为高分子材料（聚合物材料），由于本征导热率太低，往往需要添加高热导率导热填料来制备成聚合物基导热复合材料。

导热复合材料中，常用金属导热填料有Cu、Ag、Al等；而在要求一定绝缘性能的情况下，需要选用非金属导热填料，比如陶瓷类，如MgO、Al₂O₃、BN、AlN等，石墨烯、碳纳米管、金刚石等也是现在研究热门对象，此外，也可将多种填料混合使用。寻找性能更佳、添加效果更好的新导热填料类型以及添加方式一直是行业内集中关注的问题。

不同添加方式对于热界面材料内部导热通道的影响

(a) 填料添加量低 (b)填料添加量达到临界值形成导热网络 (c)高横纵比填料添加 (d)不同尺寸填料混合添加

近几年，碳基材料在导热领域的应用逐渐有新的突破，其中，石墨具有特殊的六角平面网状结构，在水平方向上，石墨的导热系数为300~1900W/（m·K），且成本有优势，作为导热填料有良好的应用前景。另外，高导热碳纤维不仅导热系数远高出常见的无机陶瓷填料，在聚合物基体中有良好的分散性能，并且填充工艺性好，不会引起体系粘稠度过高、弹性低、力学性能差等问题。同时，导热碳纤维填充到高分子基体中时可以通过流场、电场、磁场等方式进行阵列定向，在特定方向达到极好的导热效果。

但碳纤维与石墨粒子虽具有高的导热性能，作为填料使用能满足电子器件对散热性能的需求，其绝缘性却较差，限制了其应用场合。

碳纤维定向导热

另外，一些高性能电子器件有着对导热和吸波性能的双重需求，碳材料具有优异的介电性能、良好的复合特性、特殊的微观结构、较低的比重、较强的化学稳定性等优点，在吸波领域的应用也逐渐成为重点方向。但单一碳材料介电常数较大，不利于阻抗匹配，且作为纳米材料，碳材料之间的团聚程度高，难以均匀分散在基体当中，作为吸波材料应用还需要通过一定的改性来调节其电磁参数，提高阻抗匹配程度并改善分散性。

在即将于2022年2月18-19日，在东莞举办“2022年全国导热粉体材料创新发展论坛”上，将由湖南大学的韩飞副教授讲解报告《第三代半导体封装用碳基填料的开发应用》，报告将介绍高导热碳纤维和石墨在热界面材料方面的研究进展，并提出有效策略解决其绝缘性能差的问题。另外，针对电子器件对导热和吸波性能的双重需求，对碳纤维和石墨粒子进行表面化学处理，开发具有导热-吸波双功能一体化的碳基填料，为热管理材料厂商提供相应的解决方案。行业前沿的创新技术不容错过，欢迎前来参会哦！

报告人简介

韩飞，湖南大学副教授，博士生导师，湖湘青年英才，新加坡国立大学博士后，斯坦福大学研究助理，从事功能型炭基材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等国内外权威刊物上发表学术论文50余篇，授权发明专利10余项，主持了国家自然科学基金青年项目、湖南省人才创新计划项目、湖南省重点研发计划、长沙市科技计划项目等多项重要科研项目。

粉体圈会务组