导热垫片在电子设备中用于填充发热器件与散热器之间的微小间隙,以提高热量传导效率。传统导热垫片多采用有机硅橡胶作为基体材料,在实际使用中面临两方面问题:
硅油析出与挥发
含硅导热垫片在长期受热或受压条件下,其中的硅氧烷小分子可能以液相渗出或气相挥发的方式逸出。在光模块、光通信设备中,挥发物在光学镜头上冷凝沉积会形成薄膜层,直接导致光功率衰减和信号完整性下降。
高功率密度工况下的材料断裂风险
当应用场景向高功率密度演进时——例如400G/800G光模块的DSP芯片、AI服务器的GPU等界面材料长期处于高温和频繁温度循环的叠加应力下。有机硅体系的有机硅分子在此类工况中反复经受热应力和机械应力,逐渐朝界面渗出、流淌,材料逐渐变硬、变脆甚至开裂,终导致导热路径局部或完全失效。
因此,在光通信模块、AI 数据中心 GPU 主板、高级工控设备等场景中,设计工程师对导热界面材料的要求已经超越了单纯的“导热”指标,而是在导热率、洁净度和长期力学可靠性三个维度上同时提出约束。
针对这些痛点,KLEBER选择了一条不同的技术路径
无硅体系,系列化研发路径
传统有机硅导热垫片的污染问题根源在于其基体材料本身,硅油成分在高温下挥发、受压时渗出的现象难以根除。无硅体系则从化学底层规避了这一问题,其整个分子链中不含任何硅元素,不存在硅氧烷小分子的挥发和析出可能,杜绝了有机硅污染的风险。与此同时,无硅高分子主链更易于吸附在无机导热粉体上,更不易迁移至表面形成渗油膜,从而导致树脂流失、垫片变硬,在长期热应力和温度循环下更能保持垫片的柔软性,使KLEBER Flextein S无硅系列在保证洁净度的同时,在高功率密度场景下具备了更可靠的长期力学稳定性,两者共同构成了无硅体系在光模块和AI数据中心场景中的核心价值。
KLEBER 在立项之初对目标应用场景做了系统梳理,核心判断如下:
细分场景的功率密度差异显著。以光模块为例,10G/25G 模块的功耗通常在 1-3W 范围,400G 模块功耗上升至 8-12W,而 800G 模块的 DSP 芯片功耗已超过 15W。AI 服务器 GPU 的热设计功耗更在 300W 以上。不同场景对导热垫片的导热率要求有数量级上的差别。单一型号无法覆盖多场景需求。如果只做一款“通用型”产品,低功率场景存在成本冗余,高功率场景则散热能力不足。基于以上判断,我们确定了系列化、体系化的研发思路:
共用基础平台:全系列产品采用相同的无硅基体配方,具备一致的无硅洁净特性、硬度(Shore OO 40)和阻燃等级(V-0)。
差异化导热能力:在同一基体平台上,通过调整填料体系和配方比例,开发出 10W、16W、22W 三档导热率等级,对应低中高三档功率密度场景。
降低客户选型成本:工程师在同一产品家族内根据功率需求选择导热等级即可,无需重新验证基材兼容性、挥发物特性等基础指标,研发经验可平滑迁移。
技术参数与实测数据
Flextein S 系列目前主推三款型号,核心参数如下:
项目 | S10001 | S16001 | S22001 |
导热系数 (W/m·K) | 10 | 16 | 22 |
颜色 | 深灰色 | 绿色 | 蓝色 |
基体体系 | 无硅油体系 | ||
硬度 (Shore OO) | 40 | 40 | 40 |
比重 (g/cm³) | 3.5 | 3.2 | 3.2 |
介电强度 (kV/mm) | ≥6.0 | ≥6.0 | ≥6.0 |
体积电阻率 (Ω·cm) | ≥1.0×10¹⁰ | ≥1.0×10¹⁰ | ≥1.0×10¹⁰ |
介电常数 @1MHz | 7.9 | 6.5 | 4.8 |
连续使用温度 | -40℃ ~ 125℃ | -40℃ ~ 125℃ | -40℃ ~ 125℃ |
阻燃等级 | V-0 | V-0 | V-0 |
RoHS | 合规 | 合规 | 合规 |
压缩率与热阻数据(ASTM D5470,厚度 1mm)
压缩率决定了材料在装配压力下的变形能力,直接影响实际接触效果;热阻是衡量导热效率的直接指标,二者需综合评估。


产品可靠性:长期老化测试验证
选取 S10001、S16001、S22001(厚度 1mm)分别进行三类老化测试,观察 ΔT(加热端与冷却端温差)随老化时间的变化趋势。ΔT 越低表示热传导效率越高,若 ΔT 在老化过程中上升,则代表材料出现性能劣化。
测试条件:
高低温温度交变:-40℃ ↔ 110℃,每 30 分钟切换一次,循环 1000 小时
高温热老化:120℃ 恒温,持续 1000 小时
湿热老化:85℃ / 85%RH,持续 1000 小时
测试结果(ΔT,℃)



三款产品在三种老化条件下,经历 1000 小时后 ΔT 均呈下降趋势,未出现性能劣化拐点。所有测试样品在老化过程中表现稳定,未出现开裂、硬化、渗油等现象。基于上述数据,Flextein S 无硅系列材料在此类温湿度和时间窗口条件下的长期可靠性可得到确认。
应用场景 | 推荐型号 |
中低功耗光模块 (10G/25G)、工控主板、光信号设备 | S10001 |
400G 光模块、医疗电子、航空航天机载设备 | S16001 |
800G 光模块、AI 数据中心 GPU、高功率 FPGA | S22001 |
三款产品共用相同基体体系,在选型升级时无需重新验证基材兼容性和无硅特性,可平滑切换。
无硅体系提供了一个不同的技术路径,它从化学底层规避了硅污染问题,同时在抗热老化和抗温度循环疲劳方面表现出更好的分子稳定性。Flextein S 系列基于这一体系,以 10W、16W、22W 三档导热率形成产品梯度,用一套技术平台覆盖光模块和 AI 数据中心不同功率等级场景的散热需求,让工程师不必在“性能不足”和“成本过剩”之间做取舍。随着光模块速率持续提升和 AI 算力密度不断增长,更高导热率、更低热阻、更长寿命将成为导热界面材料持续演进的方向,KLEBER 在无硅体系上的材料积累和系列化产品布局,为应对这一趋势提供了可扩展的基础平台。