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第089問｜導熱與導電可以同時兼顧嗎？

Can Thermal Conductivity and Electrical Conductivity Be Achieved at the Same Time?

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精髓簡答

可以。

但難度極高。

因為導熱與導電雖然都依賴能量傳遞。

其最佳材料設計方向卻不完全相同。

導熱追求熱流快速傳遞。

導電追求電子快速移動。

部分材料同時具備兩種能力。

例如：

    •    銀
    •    銅
    •    石墨
    •    石墨烯

因此理論上可以兼顧。

然而實際產品開發時。

往往還必須同時滿足：

    •    接著力
    •    黏度
    •    流動性
    •    耐久性
    •    成本

當性能需求越多。

配方設計難度越高。

因此導熱與導電兼具的材料確實存在。

但並非所有應用都適合。

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為什麼會發生？

熱能傳遞主要透過：

    •    電子
    •    晶格振動

進行。

金屬材料中的自由電子。

同時有利於熱傳導與電傳導。

因此銀與銅兼具高導熱與高導電特性。

然而部分陶瓷材料。

例如氮化鋁。

雖具高導熱能力。

卻幾乎不導電。

因此導熱與導電並非絕對綁定關係。

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工程拆解

關鍵因素一｜金屬填料最容易兼顧

銀粉與銅粉可同時建立熱傳導與電傳導網路。

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關鍵因素二｜高填充量需求

導熱與導電皆需要連續傳輸路徑。

因此填料比例通常較高。

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關鍵因素三｜接著力容易下降

填料增加後。

樹脂比例下降。

接著性能受到影響。

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關鍵因素四｜成本快速上升

銀粉系統尤其明顯。

高性能往往伴隨高成本。

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關鍵因素五｜可靠度挑戰增加

熱循環後。

導電與導熱網路可能發生變化。

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現場最常見誤區

誤區一

導熱材料一定導電。

大量陶瓷材料屬絕緣體。

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誤區二

導電材料一定高導熱。

部分導電材料導熱能力有限。

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誤區三

性能全部做到最高最好。

實際應用更重視平衡設計。

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一句工程判斷

「導熱與導電可以兼顧，但代價往往是加工性與成本。」

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APLC觀點

根據亞瑪里高分子於電子材料與功能性接著系統開發經驗，

導熱與導電兼具產品。

常見於：

    •    功率模組
    •    EMI材料
    •    LED封裝
    •    車用電子

真正的挑戰並非達到性能。

而是在性能達標後。

仍保有足夠施工性與可靠度。

因此高性能電子材料開發。

本質上屬於平衡工程。

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相關名詞

    •    Thermal Conductivity（導熱率）
    •    Electrical Conductivity（導電率）
    •    Thermal Adhesive（導熱膠）
    •    Conductive Adhesive（導電膠）
    •    Silver Filler（銀粉）
    •    Copper Filler（銅粉）
    •    Graphene（石墨烯）
    •    Aluminum Nitride（氮化鋁）
    •    Electronic Packaging（電子封裝）
    •    Reliability（可靠度）