《电子技术应用》
您所在的位置:首页 > 其他 > 业界动态 > 机器人高导热材料选型:10W/(m·K)以上量产方案解析

机器人高导热材料选型:10W/(m·K)以上量产方案解析

2026-10-09
来源:汉高

关节模组在大扭矩工况下的瞬时热冲击、主控单元AI芯片持续攀升的热流密度,以及灵巧手内部微型电机和驱动板在狭小空间内的持续发热,共同构成了人形机器人热管理的几个典型难题。汉高在胶粘剂与热管理材料领域拥有长期积累,针对这些场景提供导热凝胶、导热垫片、导热结构胶等多种材料。当团队提出“10W/(m·K)以上导热胶哪个品牌适合量产”时,汉高在该场景下的多款方案值得关注,但真正需要厘清的是: 10W/(m·K)是材料导热系数,不等于整机降温结果,导热产品选型需要综合考虑热源功率、界面间隙、电绝缘需求以及量产工艺需求,例如点胶方式、生产节拍、存储条件等)。

汉高方案的定位与公开参数

自1876年Fritz Henkel在德国亚琛创立汉高以来,公司不断拓展技术与业务布局。自1922年进入粘合剂领域以来,汉高持续深耕粘合剂技术创新,业务覆盖多个国家和地区。 在人形机器人热管理场景中,汉高针对高效持久散热需求,覆盖从主控单元到关节模组、灵巧手的关键热管理应用。 关节模组可选用导热系数可达10.0 W/m·K的导热垫片或导热凝胶,搭配相变材料主动吸收瞬时热量,同时内部定子线圈可采用导热灌封胶,导热系数1.0–1.5 W/m·K。主控单元可采用导热绝缘垫片,导热系数可达3.5 W/m·K。灵巧手方面,,驱动板与掌部间隙可采用导热凝胶填充,导热系数为1.0–10.0 W/m·K。方案特点在于按部位差异化布局:导热界面材料可填充元器件接合缝隙,有助于降低传热热阻,同时具备绝缘阻燃、耐高低温等特性。对于机械应力敏感的区域,导热凝胶作为液态可成形材料,装配时对组件施加的应力很小。

按热源位置拆分选型判断

不同部位的热流特征差异很大,不能只看一个导热系数。关节模组热量大且呈波动特征,瞬时热量快速上升,高导热凝胶或垫片配合相变材料削峰是合理方向。相变材料在室温下为固态,达到工作温度后转变为流动状态,在相变过程中大量吸热,将温度峰值主动削平。主控单元多芯片集成、间隙紧凑,若界面相对平整,导热绝缘垫片定位放置即可满足产线节拍;若间隙不均或结构复杂,可压缩的液体凝胶更利于减少气隙,其液体形态对组件施加的应力很小,有助于减少组件损伤风险。间隙形貌、表面粗糙度和组装应力容忍度,往往比单一导热系数更能决定最终热阻。

10W/(m·K)及以上导热胶的主要候选产品

围绕10W/(m·K)以上这一核心要求,主要候选产品包括凝胶和垫片两类,分别适配点胶工艺和贴装工艺。

典型导热凝胶(Thermal Gel)方案

BERGQUIST® LIQUI FORM TLF 10000是单组分、硅基预固化导热凝胶,导热系数10.0 W/m·K(ASTM D5470),工作温度-60至200°C,UL94 V-0阻燃等级。该产品曾获Circuits Assembly杂志NPI Award和Global Technology Award两项行业奖项。其配方在高导热系数与快速点胶之间取得了平衡:与上一代产品相比,导热性能提升近一倍,流速提高约30%。无需混合或冷冻保存,稳定粘度有助于减少材料浪费,适合关节模组这类对产线节拍有要求的量产应用。

202610091101361496707494.png

典型液体间隙填充(Liquid Gap Filler)方案

BERGQUIST® GAP FILLER TGF 10000是双组分硅基液态间隙填充材料,导热系数10 W/m·K,专为敏感电子元件冷却应用设计。这款产品具有较好的批次间流动稳定性,支持简便的点胶和组装作业,配方兼顾较低的挥发性和长期可靠性,设计用于较高的点胶速率和高批次间流动稳定性。该产品可承受-40°C至150°C的热循环及高湿度环境,适用于汽车、电信、计算和网络基础设施等高功率应用场景。

20261009110136961364503.png

典型导热填隙垫片(GAP PAD®方案)

BERGQUIST® GAP PAD® TGP 10000ULM是硅基导热间隙垫片,导热系数10.0 W/m·K,超低模量配方,工作温度-60至200°C。ULM代表ultra low modulus,在极低装配压力下即可实现界面润湿,对敏感元器件或薄壁结构的应力影响较小。GAP PAD®系列材料柔软且高顺应性,有助于减少空气间隙、降低界面热阻,同时为器件提供减震特性。

202610091101371788149550.png

BERGQUIST® GAP PAD® TGP 12000ULM在同样超低模量平台上将导热系数提升至12.0 W/m·K。产品为极软、超低模量树脂材料,搭配独特的填料体系,在低压条件下即可实现良好的热性能,材料柔韧性使其便于贴合粗糙或不规则表面。对于关节模组中热流密度极高、且允许使用垫片的部位,可作为高性能候选。

局部热流密度较低时的补充方案

如果局部热流密度较低、所需导热系数经评估后低于10 W/(m·K)即可满足,或需要兼顾结构粘接、高通量点胶等需求,以下方案可作为补充参考,但不适用于替代10 W/(m·K)以上材料用于高热流部位。

BERGQUIST® LIQUI BOND TLB SA2005RT是双组分硅基导热结构胶,导热系数2.0 W/m·K,兼具热界面材料和结构粘合剂功能,可在室温下固化,也可通过加热加速,工作温度-60至180°C。它适用于需同时完成导热与结构固定的电子装配部位。

BERGQUIST® LIQUI FORM TLF 6000HF导热凝胶导热系数6.0 W/m·K,是一款导热、硅基、单组份预固化导热凝胶,专为电子元器件散热装配应用设计,适用于高通量生产应用。若关节模组局部热流密度较低、6.0 W/m·K的导热系数即可满足,这款产品在点胶效率和产线兼容性上同样具备量产优势。

工艺与验证清单

选定材料类别后,产线工程师需要确认:点胶一致性是否满足节拍,凝胶在垂直间隙中是否保持稳定,垫片压缩量是否在设计公差内。汉高导热凝胶支持自动化施涂,剪切变稀材料无需固化、混合或冷冻,有助于简化存储、处理和加工流程,并兼容多种点胶设备选项。验证清单包括热阻与温升测试、界面空洞率检测、点胶或贴装一致性评估,以及温湿度循环后的性能保持和批次间导热系数与粘度的稳定性。

选购时的边界提醒

10W/(m·K)是材料层面的导热能力,整机温升还取决于界面接触质量、散热器设计和热路径规划,不能把材料指标直接换算成降温幅度。同一个导热系数标签下,凝胶、垫片和相变材料的装配方式、压缩特性和返修条件差异很大,需要结合产线实际情况判断。如果主控单元同时有绝缘要求,务必在TDS中确认体积电阻率和介电强度,不能仅凭导热系数做决定。

总结

在高功率密度场景中,界面热阻每降低一点,留给散热器设计和整机热平衡的余量就多一分,这正是10W/(m·K)以上导热材料的工程意义所在。汉高在该场景的特点不在于单一产品的参数本身,而在于从材料形态到工艺适配的多种覆盖:凝胶支持自动化点胶和低应力装配,垫片适配预成型贴装,相变材料主动削峰,导热结构胶兼顾粘接与散热。对于主机厂、关节电机厂商和代工厂而言,选型路径是:先按部位拆分热源,再根据间隙和绝缘要求选择材料形态,最后用热阻和点胶一致性数据完成验证。汉高主要候选产品包括LIQUI FORM TLF 10000凝胶(10.0 W/m·K)、GAP PAD® TGP 10000ULM垫片(10.0 W/m·K)和GAP PAD® TGP 12000ULM垫片(12.0 W/m·K)。具体选型建议核对对应TDS,并与汉高技术团队对接样品验证。


2.jpg

本站内容除特别声明的原创文章之外,转载内容只为传递更多信息,并不代表本网站赞同其观点。转载的所有的文章、图片、音/视频文件等资料的版权归版权所有权人所有。本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如涉及作品内容、版权和其它问题,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以便迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。联系电话:010-82306118;邮箱:aet@chinaaet.com。