道康宁印刷式导热垫片助力LED照明产品开发

一、热管理在LED照明体系中的重要性

大功率LED产品的输入电能约为20%转化为光能，剩下的80%转化为热能，大量的热量如无法顺利导出，将会使LED芯片结面温度过高，进而影响产品使用寿命、发光效率和可靠性。现阶段整个LED照明系统的散热瓶颈，集中在LED器件到导热基板，再到系统电路板之间的界面散热。性能优良的界面导热材料能够保持LED散热通道的畅通，从而保证LED正常发光和使用寿命。

LED封装技术的迅速发展，LED封装产品功率和光效的提升，促使LED灯具散热对界面导热材料提出新的要求。

1、高导热率：单颗LED器件的功率增大，产生的热量更多，温度更高，要求导热材料的导热率更高，目前市场上界面导热材料的导热率集中为0.8W/mK～3.5 W/mK，主要基材为有机硅材料。

2、操作简单：产品能够适应流水线生产，操作工艺适合人工或机械刷涂工艺，在最短时间内能够满足测试和销售要求。

3、性能稳定：LED照明产品在长时间、高温工作下，导热材料性能不会发生改变，导热系数、电绝缘性能、粘接性能、材料颜色等方面不会发生改变。

4、性价比高：在保持界面导热产品性能优、品质高的基础上，能够降低客户的使用成本，提高客户LED照明产品的性价比。

图1 道康宁印刷式导热垫片

图2 形状复杂的基材上精确点胶

全球领先的有机硅、硅基技术与创新企业道康宁公司，隆重推出全新印刷式导热垫片材料，这一创新技术专为LED照明新趋势中的热量管理而开发。有助于LED灯具及照明制造商更迅速、精确地在形状复杂的基材上涂布厚度可控的导热有机硅化合物，同时确保优良的导热性能、降低生产成本（如图1和图2）。

二、道康宁印刷式导热垫片的优势

目前LED灯具使用的的界面导热材料包括导热胶、导热硅脂和导热垫片。

●导热胶具有粘接力，不易于返修；

●导热硅脂易于多种操作方式、能够设备快速生产，可以刮得很薄，从而降低热阻并且节约成本，但有效寿命不能与路灯寿命相匹配；且在长时间高温下会变干；

●导热垫片具备超长使用寿命且能够返修多次使用，但含有玻纤成分，使用前需要模切，加工麻烦且损耗大，厚度比硅脂大、贴合性没有硅脂好，会增大热阻，从而降低导热效果。且不能用于设备快速生产，这些都会直接或间接增加成本。

●印刷式导热垫片综合上述材料的优点，克服使用过程的不足之处，以期满足客户的需求。优点表现在：

1、双组份液体状有机硅材料，加热固化成为硅胶弹性体，可以通过标准的丝网或铜板印刷工艺，或采用标准点胶设备进行印刷，操作工艺简单，便于批量生产。

2、根据导热率和粘合层厚度的不同，道康宁推出四款产品：TC-4015和TC-4016产品的导热系数为1.71W/mK；TC-4025和TC-4026产品的导热系数为2.50W/mK。其中TC-4016和TC-4026有机硅材料中掺入了玻璃微珠，帮助更好地控制导热层厚度。

3、产品具有良好的介电性能，同时能够与塑料、铝、印刷电路板等普通照明基材紧密贴合，为LED照明系统的整个使用周期提供更低的热阻（如图3）。

4、产品固化之前是液体，可以实现更迅速、精密的点胶操作，点胶厚度可控，尤其对于形状复杂的基材。

5、在操作时具备了硅脂的易于操作且能够设备快速生产、刮得很薄、贴合性好等优点，带固化后又具备模切垫片的超长使用寿命且能够返修等优点。

图3 印刷式导热垫片在高温高湿（85℃/85%）和冷热冲击（-40℃～125℃）条件下热导率的变化

三、深圳凯司姆科技有限公司推广印刷式导热垫片成功案例

深圳凯司姆科技有限公司作为道康宁电子工业产品中国区最大的合作伙伴，不仅为LED灯具及照明客户提供高品质的密封、导热、灌封、涂覆等有机硅材料及相关使用设备，也在产品的选择、应用等方面提供专业咨询和服务，同时与客户分享新材料应用的成功经验。

1、LED汽车照明应用成功案例（广东深圳，O公司）

汽车用LED照明面临的主要挑战是有效的热管理方案，传统的界面导热材料存在诸多缺陷：瞬间大电流驱动导致LED器件产品失效，长时间工作导热界面层的热阻变化大，高温条件下灯具内的小分子有机挥发物质增多，出现雾朦现象（如图4）。道康宁印刷式导热垫片产品能够弥补传统界面导热材料的缺陷，同时增强导热和介电性能，降低系统生产成本，提高生产效率。客户捕捉到道康宁的新技术和新产品潜在的巨大市场应用价值，优先选择道康宁TC-4015和TC-4025导热产品，既保证了LED汽车照明产品的高品质和高性能，又稳定了客户在LED汽车照明行业中的领先地位。

图4 高温老化条件下，不同组分或形态的界面导热材料重量变化曲线

2、LED户外照明应用成功案例（四川成都，K公司）

户外LED器件逐渐向大尺寸、模组化、高功率等方向发展，这就对LED灯具散热系统提出更高的要求，同时要求界面导热材料耐高温、高导热、极低的小分子有机挥发物质。为了有效解决界面导热问题，客户通过产品比较，最终确定在生产线导入道康宁印刷式导热垫片产品，并结合道康宁提供的全套解决方案，配合凯司姆优质的销售服务，LED照明产品质量和性能得到有效提高。

四、综述

道康宁印刷式导热垫片是全新的有机硅导热产品，具有更低的热阻、更高的导热率和稳定可靠、高品质的热管理，提升了LED灯具和照明的品质和使用寿命，既能满足LED灯具的散热要求，又能提供更新、更优秀的材料及生产解决方案，同时降低LED照明系统成本，这些竞争优势使道康宁印刷式导热垫片成为越来越多LED照明客户的选择。