热界面材料是电子元件热管理装置的重要组成部分。
热界面材料(thermal interface materials,TIMs)在电子元件散热领域应用广泛,它可填充于电子元件与散热器之间以驱逐 其中的空气,使电子元件产生的热量能更快速地通过热界面材料传递到散热器,达到降低工 作温度、延长使用寿命的重要作用。在电子封装中,TIMs 通常用于两种固体材料之间的所 有接触界面。通常这些界面产生在发热器件和集成散热器(IHS)之间,以及 IHS 和散热片 之间。这两个 TIM 的应用分别称为 TIM1 和 TIM2。

热界面材料应具备以下基本特性:1.可压缩性及柔软性;2.高热传导性;3.低热阻尼;4. 表面湿润性;5.适当的黏性;6.对扣合压力的敏感性要高;7.使用方便;8.可重复使用;9.冷 热循环的稳定性好等。 只有高分子材料能够很好的满足以上要求,但是一般的高分子材料热传导系数最好的也 只有 0.1--0.2 W/m.K 左右,热传递效果并不好,所以往往需要添加热传导率较高(20—1000 W/m.K)的无机粉末或金属粉末或石墨粉来改善其热传导性。因此,热界面材料的基材主要 选用具有一定流动性的高分子聚合物,例如:硅油、聚烯烃、丙烯酸树脂,石蜡油等,用于 保证 TIM 能尽可能遍及所有有空气缝隙的位置。填充物则选用各类高导热系数的材料,如: ZnO、Ag、Al、Fe、碳纳米管等,主要起到的是增加传热效率的作用。 市场上常见热界面材料主要分为高分子基复合材料、金属基热界面材料及处于前沿探索 阶段的新型热界面材料。高分子基复合材料包括导热硅脂、导热凝胶、导热胶、导热垫及导 热相变材料等;金属基热界面材料以低熔点焊料、液态金属材料等为代表;新型的热界面材 料则以导热高分子、石墨烯和碳纳米管阵列等为代表。根据数据显示,2022 年中国聚合物 基类热界面材料占比为 87.96%;变相材料占比为 9.26%;金属类热界面材料占比为 2.78%。
多家机构预测全球热界面材料市场规模至 2034 年将超 70 亿美元,2024 年至 2034 年 复合增长率超 10%。据 IDTechEx 预测,全球 TIM 市场预计 2024 年至 2034 年期间的复合 年增长率 14%,2034 年超过 70 亿美元。据 future market insights 预测,全球热界面材料 市场规模 2024 年预计达 24.826 亿美元,到 2034 年将达到 76.233 亿美元,2024 年至 2034 年的复合年增长率为 11.9%。
随着中国制造业水平的不断提升,以及热界面材料下游新兴应用领域如数据中心、新能 源汽车、可穿戴设备等的高速发展,其散热需求也将同步上升,中国热界面材料行业市场规 模呈现上涨态势。根据智研咨询,2022 年中国热界面材料行业市场规模约为 15.45 亿元, 产值约为 3.7 亿元。据 future market insights 预测,中国热界面材料市场规模 2024 年至 2034 年期间的复合年增长率可达 11.3%。
全球热界面材料市场龙头目前仍以海外企业为主,在高端市场更是国外品牌垄断。据 future market insights 报告,市场领导者如汉高、3M 公司、信越化学有限公司、霍尼韦尔 国际公司、陶氏化学公司等,以其广泛的产品组合和高制造能力而著称。其来自全球市场的 产品收入超过 1 亿美元,市场份额占比 45%至 50%。收入在 1 千万到 1 亿美元之间的中型 企业包括杜邦、松下、日本电化等,占据市场份额 30%至 40%。
国产化、高端化仍将是我国热界面材料发展趋势。中国导热界面材料市场发展起步相较 于发达国家更晚,产品设计和制作工艺与国际先进水平具有差距。根据智研咨询,2022 年 中国热界面材料国产化率为 23.1%。目前来看,我国在热界面关键材料节点均有良好的产 业链基础,随着我国电子产业链国产化需求提升,我国热界面材料行业也有望加大技术和资 本投入,进一步攻克高端应用市场,提高市场份额。