石墨烯导热垫片如何选型？打通AI芯片散热的临门一脚！

先看实际压力下的热阻再做选样验证

为芯片更换导热界面材料，工程师首先需要判断的是：新材料能否在现有结构中稳定工作。

盛元的石墨烯垫片 GSF110-020厚度0.2 mm，在50 psi、试样平均温度约80 ℃的一次测试中，热阻为0.051 °C·cm²/W。我们还可提供包边结构样品、重复测试与老化数据，样品3至5天可获取，让工程师有条件开展实际对比。

图 SHEEN盛元的石墨烯导热垫片实物及芯片界面应用示意。

把热阻放到真实装配条件中判断

我们的选型观点是：当间隙、压力、电气要求与热阻目标相匹配时，石墨烯垫片值得进入替代硅脂或相变材料的测试。高导热率提供传热基础，能否改善设备温度，还取决于垫片与芯片、散热器之间的实际接触。

我们盛元的GSF系列采用定向层叠结构建立垂直传热路径。芯片到散热器的传热主要关注厚度方向，即Z向，选样时应对齐检测方向。

用间隙与热阻目标筛选三个型号

薄间隙项目可先评估GSF110-020；需要0.3 mm标称厚度时，可同时比较GSF110-030与GSF130-030。

后两者在50 psi下的TDS热阻列值分别为≤0.08和≤0.06 °C·cm²/W。这些数据可以帮助确定候选型号，最终厚度仍需满足间隙公差、压缩量与接触要求。

表1三款型号的TDS规格值 [1]

注：导热率方法为ASTM E1461，热阻方法为ASTM D5470。表中为规格值。

三个压力点揭示热性能与受力的取舍

近日，我们盛元的质量实验室工程师使用LW-9389，按ASTM D5470测试GSF110-020。10、30、50 psi下的热阻分别为0.099、0.056、0.051 °C·cm²/W，原始记录中的试样平均温度约为80 ℃。从30增至50 psi，热阻下降约8.9%，同时压缩率由14.1%升至23.4%。

这组结果让工程师能够按允许载荷选择验证压力：

• 若设备接近10 psi，应采用该压力点的数据进行评估；

• 若能够提高压力，则需要比较热阻改善与器件受力。

每个数值都应与对应条件一起使用，整机温降还需通过实际装配确认。

图2 GSF110-020在三个压力点的实测结果，初始厚度0.205 mm。[2]

50 psi约为345 kPa。对于20 × 20 mm均匀受压面积，对应载荷约138 N，需要核对封装、PCB及紧固结构的承载能力。注意，压力分布不均、散热器翘曲和表面粗糙度也会影响实机表现。

包边样品让装配评估从完整结构开始

我们盛元提供的石墨烯样品采用包边结构。工程师可直接围绕完整样品检查定位、边缘接触和装配空间，并确认热阻报告对应的试样与包边供货版本一致。包边结构不等同于整片电气绝缘，仍应根据焊点位置和耐压要求检查材料边界。

GSF110-020送测试样初始厚度为0.205 mm，在10、30、50 psi下压至0.194、0.176、0.157 mm。应同时检查最大间隙时的接触与最小间隙时的受压情况。若另加背胶或绝缘层，应按最终供货结构重新评估总热阻。

重复测试与老化数据支持持续性能判断

我们能够提供重复测试和老化数据。对选型工程师而言，重复结果有助于判断性能的一致性，老化结果则用于评估接触和传热性能随使用条件的变化。核对时应关注具体型号、样品结构、测试压力、老化温度、时长及样本数量，并比较试验前后的热阻。

三款TDS均列回弹率≥90%、使用温度−40至150 ℃。这些参数可与相应验证数据结合使用，不能单独推断整机寿命。光模块和摄像头等敏感应用，还需确认含硅、析出及掉粉情况；耐插拔场景应增加摩擦与插拔后的接触检查。

三至五天获取样品启动实机对比

正常情况下，我们的石墨烯样品3至5天可获取。联系我们的工作人员选样时，请提供：

• 热源尺寸；
• 功耗；
• 间隙及公差；
• 允许载荷；
• 电气要求；
• 以及现有材料与温度表现。

这样能方便我们尽快确认样品尺寸、数量和寄送安排；同时可索取相应型号的重复测试与老化数据。当然，我们有需要您提供真实的公司资料以对应的项目信息，信息核实无误，我们的同事才会安排送样哦。

实机对比应保持功耗、环境温度、风量或冷却液条件一致，并进行多次装配，检查结温、压紧状态与边缘位置。对需要返修复用的项目，再单独验证拆装后的性能。这样能够判断材料在现有结构中的实际收益，也为后续量产验收积累依据。

如果你的项目正在评估薄型芯片界面，或考虑更换现有硅脂、相变材料，可以将GSF110-020、GSF110-030或GSF130-030列入候选。以实际压力下的热阻确定测试方向，再用包边样品与重复、老化数据验证，让每一次材料替换都有可复核的工程依据。