汽车电子导热胶的应用_上海铭诚锦材料科技有限公司
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汽车电子导热胶的应用
发布日期 2025-01-09 18:20:07浏览量:0

随着汽车电子化程度越来越高,电子元器件也越来越多地被运用到汽车上。电动汽车、电池管理系统(BMS)、车载充电器、自动驾驶控制单元(ADCU)以及定速巡航和倒车雷达等多个系统的正常运行,都依赖于大量高精度的电子设备。这些装置一般工作在更高的功率或者更高的频率下,会产生很多热量。为了保证其长期,稳定,可靠的运行,对热量进行有效管理已成为汽车电子领域中的一个重要问题。就热管理技术而言,导热胶由于具有优良的特性及灵活性而成为被广泛使用的材料类型之一。


文章将对导热胶基本概念,常用分类,应用场景及其在汽车电子上的特性和发展趋势进行研究。


一、导热胶基本概念导热胶是指导热性强,粘接性好,以充填或粘结热源和散热器,金属外壳或者导热材料间空隙的物质。具有导热与结构粘接的双重功能,在保证电子组件机械稳定性的前提下,达到热量快速传递。


汽车电子领域中的导热胶一般表现出如下的性能特点:


1、高导热性能:能快速的把热量由热源传递给散热器或者周围的环境。


2、电气绝缘性:避免短路和电气干扰。


3、柔韧性和可加工性:能够满足复杂结构,多样化设计需求。


4、高可靠性:在高温,高湿和振动的苛刻环境中保持性能的稳定。


二、常见导热胶种类


1、硅基导热胶,硅基导热胶在汽车电子上使用较为普遍。以硅树脂为基材,通过填充导热颗粒(如氧化铝、氮化硼等)提升导热性能。这种技术的优势在于其出色的耐高温特性(-60°C至+200°C)、高度的抗老化能力和出色的电气绝缘性能,特别适用于汽车电子设备中需要长时间运行的场合。


在高温条件下,硅基导热胶可能会释放出微量的低分子硅氧烷,这可能会引起接触点的污染,因此在一些对使用有严格要求的领域,仍然需要谨慎使用。


2、环氧树脂导热胶,环氧树脂作为又一常用基料,其粘接强度高,热导性极佳。它凝固而成的硬质结构赋予了它更好的机械支撑能力并能经受住震动与冲击。环氧树脂导热胶一般用于要求粘接强度大,结构牢固的领域,如汽车电子用电池管理模块等。


因为环氧树脂导热胶凝固后具有很高的硬度,会因为热胀冷缩而导致微裂纹或者附着面被破坏等问题,从而制约了它在要求柔性接触场景下的使用。


3、丙烯酸酯导热胶,丙烯酸酯型导热胶固化速度快,适用于批量化和快速制造的汽车制造场景。它具有柔韧性,耐候性等特点,使得它适合一些振动大或者变形严重的零件。但丙烯酸酯导热胶与硅基、环氧树脂相比较导热性能稍显欠缺,故一般应用于散热要求较低的模块化产品中。


4、无机导热胶,无机导热胶以陶瓷等无机物为基础,具有极高的热导性和耐高温特性(通常可达1000°C以上)。在一些极端的高温环境中,例如汽车燃料电池或者涡轮增压器的控制模块中经常使用这类材料。然而无机导热胶柔性差、加工性能差等缺点限制了其应用。


三、导热胶用于汽车电子方面的场景


1、动力电池系统,新能源汽车的核心部件为动力电池,动力电池工作时产生的热量较高,若没有及时进行散热就会造成性能降低甚至发生安全事故。导热胶在动力电池单体和冷却板之间应用广泛,不仅可以提高热传导效率还可以提供部分机械支撑以及电气绝缘保护等。


2、车载充电器(OBC)和逆变器系统,车载充电器与逆变器进行电力转换时都会发热,一般需要导热胶与散热鳍片或者金属外壳相结合来辅助散热。硅基导热胶由于具有绝缘性能好、导热性优异等特点在此类场景下显得格外重要。


3、电子控制模块(ECU),电子控制单元被认为是汽车电子技术中的关键组件之一。该设备的内部结构由处理器、传感器和通信模块组成,它需要在紧凑的布局基础上迅速散热,以防止性能下降。导热胶常用于ECU内填充芯片和散热器或者外壳之间的间隙。


4、大功率LED车灯,LED车灯由于具有高亮度、低能耗的特点而在汽车灯光系统中得到了广泛的应用。大功率的LED工作时也会出现温度过高的情况,需要利用导热胶把热量导入到散热装置内,以确保使用寿命。


四、导热胶应用于汽车电子领域所具有的优势及面临的挑战


导热胶优点:


1、适配性好:导热胶可以根据特定用途自定义不同特性,如导热系数,粘接强度,适用于复杂设计。


2、高效散热:导热胶可以有效地充填界面之间的微小缝隙并增强导热能力。


3、环境适应性强:耐高温,高湿,高震动,适用于汽车内苛刻的工作条件。


导热胶面临的挑战


1、导热系数进一步提高:在汽车电子功率不断提高的情况下,热量快速推导是今后发展的关键方向,这就要求材料具有高的导热性。


2、可靠性和稳定性兼顾:导热胶需要在长时间的工作过程中维持机械性能及散热能力,以免由于老化或者疲劳而失效。


3、环保及成本问题:现有高性能导热胶价格昂贵,如何低成本化、可持续生产,是企业需要解决的难题。


导热胶是汽车电子热管理的重要构成材料,由于具有优良的导热性能及灵活运用等优点,已成为该产业中不可缺少的组成部分。在汽车电子技术不断进化的今天,高性能低成本环保型导热胶材料的研究与开发将是今后技术发展的趋势。经过不断地优化与创新,导热胶汽车行业市场前景会越来越广阔,这对智能化与绿色化汽车技术提供了有力保障。