功率越来越大,散热正在重新定义电子封装

从高导热灌封到液冷,灌胶设备也必须跟上时代
▲ 图 | 紧跟器件发展 · 研究材料变化 · 持续改良设备 DPS普轩科技|真空灌胶专家

最近参加杭州先进封装与智能制造相关技术论坛,一个非常明显的感受是:电子器件正在变得更快、更密、更小,同时功率也越来越大。

从高速互连、超高密PCB,到先进封装、多芯片集成,再到AI服务器、功率电子、新能源汽车电子,整个产业正在持续向更高集成度和更高功率密度发展。随之而来的问题也越来越清晰:热,怎么出去?

器件性能继续提升以后,导热已经不是"附加要求",
而正在成为决定产品性能与可靠性的核心问题

一、器件的发展方向:单位空间里的功率越来越高

过去谈电子产品升级,更多关注速度、集成度和小型化。今天还必须再加上一项:功率密度。器件越密、计算越快、体积越小,单位空间产生的热量就越集中。

这意味着未来电子制造的竞争,不只是如何把更多功能装进更小空间,还包括如何把热量快速、稳定地传导出去。封装、PCB、导热材料、结构件、冷板乃至液冷系统,正在从各自独立的环节变成一个完整的热管理系统。

▲ 图2|超大规模芯片封装演进 更高集成度与更高功率密度,对材料、封装与热管理提出新的要求。

二、高导热灌封材料正在加速进入更多应用

对于功率模块、电源、控制器、传感器、电机电子和新能源电子等产品,灌封材料过去主要承担绝缘、防潮、防震、固定和环境保护。现在,越来越多项目要求灌封材料同时承担热传导功能

因此,客户对导热胶的要求正在不断提高。随着导热系数提升,材料通常需要加入更多功能填料。材料性能提高的另一面,是黏度上升、流动性下降、磨损增加、沉降风险和压力损失加大

胶的"瓦数"越来越高,设备面对的就不再只是计量问题,
而是高黏度、高填料材料的完整输送与灌注问题
▲ 图3|先进封装技术交流现场 器件能力提升的同时,散热与长期可靠性正成为越来越重要的工程课题。

三、设备必须回答一个新问题:越来越难打的胶,怎么稳定灌进去?

这是DPS普轩科技当前重点关注的技术方向。面对更高导热、更高填料和更高黏度材料,单纯把某一个参数调大并不能解决全部问题,设备需要从材料流道、供料、计量、混合、阀体、压力控制到真空工艺重新匹配。

1. 更强、更稳定的供料与压力能力

高黏度材料首先要求设备"打得动"。供料压力、管径、泵体、密封、阀门和混合系统都要针对材料特性重新设计。更重要的是,压力提高以后,A/B组分仍要保持稳定比例和稳定出胶量。

因此,下一代高导热灌胶设备的能力,不应只看静态计量精度,还要看在更高压力、更高黏度和长时间连续运行条件下的稳定计量能力

2. 压力解决"打得动",真空解决"灌得进去"

高压力可以帮助胶液克服管路和混合系统阻力,但产品内部往往存在PCB底部、线圈间隙、深腔、盲区和狭小流道。这些区域原本就有空气。仅仅提高出胶压力,并不能自动消除内部气泡。

对于高黏度、高填料、复杂结构的灌封应用,
"更强的压力输送能力 + 真空灌胶工艺"
将成为越来越重要的工程化组合。

压力负责把材料稳定送到产品;真空负责提前排出结构内部空气,并帮助胶液进入难填充区域。两者解决的是不同问题,却必须在同一套工艺中协同

四、高导热材料最怕的,恰恰可能是内部残留空气

如果选用了更高导热系数的材料,却在产品内部留下大量气泡和空洞,那么材料本身再高的导热性能,也很难形成连续、稳定的传热路径。

所以未来评价导热灌封工艺,不能只问"这款胶是多少W/m·K",还要看最终产品内部是否真正填满:关键区域有没有气泡?胶层厚度是否稳定?材料有没有沉降?固化后的导热路径是否连续?

▲ 图4|超高密PCB技术发展 高速、高密、小型化趋势背后,热管理与制造一致性必须同步升级。

五、液冷也是趋势,但它与导热灌封并不是简单替代关系

当功率密度继续提升,仅依靠材料导热会逐渐接近系统能力边界,液冷因此正在进入AI服务器、高性能计算、高功率电子和部分新能源汽车应用。

未来很多高功率产品可能形成"器件/芯片 → 导热界面 → 导热灌封或结构材料 → 金属结构/冷板 → 液冷系统"的完整热路径。对灌胶设备企业来说,这意味着我们不能只研究怎么把胶打出来,还要理解胶在整个热管理系统中的位置和作用。

六、材料升级了,灌胶设备也必须升级

未来客户带来的材料会越来越多样:更高导热、更高填料、更高黏度、更高耐温,同时对气泡、比例、CPK、数据追溯和连续生产稳定性的要求也会越来越高。

真正有竞争力的灌胶设备,不应只是"能够把胶打出来的机器",
而应成为围绕材料特性、产品结构和最终可靠性建立起来的一套灌封工艺系统
▲ 图5|高导热灌封材料与真空灌胶工艺协同 材料升级,设备也必须同步升级。

七、DPS普轩科技:紧跟时代,持续研发和改良产品

作为长期从事灌胶设备与真空灌胶技术的企业,DPS普轩科技越来越清楚:行业不会停下来等设备企业。芯片在发展,PCB在发展,功率器件在发展,新能源汽车电子和AI硬件在发展,封装材料也在发展。灌胶设备当然不能停留在过去。

对普轩来说,紧跟电子器件、封装材料和热管理技术的发展,并持续研发、验证和改良设备,是一项长期任务。我们需要持续研究更高黏度材料如何稳定供料、更高填料材料如何降低沉降、更高压力下如何保持精确计量,以及复杂产品如何通过真空工艺实现充分填充。

紧跟材料发展,持续改进设备;
紧跟器件发展,持续研究工艺。

结语|下一代灌胶设备面对的,可能已经不仅是"灌胶问题"

高功率电子时代正在到来。更高导热材料会不断出现,高黏度、高填料材料会给设备带来新的挑战,真空工艺会承担更重要的角色,液冷也会进入更多高功率应用。

这给灌胶行业提出了一个直接的问题:当客户的胶越来越难灌、产品越来越复杂、功率越来越高时,我们的设备准备好了吗?

DPS普轩科技的任务,就是持续准备、持续试验、持续改进,让设备技术跟上材料技术,让灌胶工艺跟上器件的发展速度。未来的真空灌胶,不只是把胶灌进去,它将越来越深地参与电子产品的绝缘、防护、可靠性和热管理。