吸波導熱材料：毫米波雷達與 5G 的散熱設計

77 GHz 車用毫米波雷達的模組裡，有一片材料同時被兩個設計部門要。射頻那邊要它填進屏蔽腔，把腔體裡的反射吃掉；熱設計這邊要它墊在功率放大器與外殼之間，把熱送出去。兩件事指的是同一段 Z 高度——通常只有 1.5 到 3 mm。

所以真正的設計動作不是「找一片導熱係數高、吸波又好的材料」，而是先回答一個更難的問題：這段高度由誰付？ 分開貼，兩個需求各付一半、總高度加倍；做成一體片，省掉一層界面、但兩個指標都要打折；改結構（腔體加深、加金屬凸台），付的是模具與重量。三個答案都合理，選錯的代價卻不對稱：射頻餘裕不足時，你在實驗室量到的諧振會在量產批次裡變成靈敏度離散；熱餘裕不足時，問題會在夏日高溫的停等車陣裡才出現。

這條線屬於高功率電子散熱材料應用的一支，完整的應用拆解見高功率電子散熱材料應用指南。本文只處理其中一個交叉點：在同一段高度上，吸波與導熱怎麼同時成立。

先把判據順序講在前面，後面每一節都在補這五關的細節：頻段 → 厚度 → 壓縮 → 溫漂 → 揮發。 順序不能顛倒——先挑導熱係數的人，通常在第三關（壓縮量不足、界面貼不合）回頭改設計；先挑「吸波」兩個字的人，會在量產時發現規格書上根本沒寫頻段。

同一個 2 mm，兩個設計部門都在要

把雷達模組拆開看，Z 軸上從上到下大致是：散熱器或外殼、屏蔽罩頂面、屏蔽腔內的空氣與元件、天線板、底殼。吸波片想貼在腔內壁與罩頂的內側，導熱墊片想貼在晶片與屏蔽罩之間——兩者要的是同一層空間。而屏蔽罩本身是 EMI 屏蔽的主角，罩內多一片損耗體，屏蔽效能與腔體諧振會一起被改寫，這也是兩個部門必須一起談的原因。

（3D 渲染示意）同一段高度裡，吸波片與導熱墊片是競爭關係，不是相加關係。圖示採罩頂外側的貼法；貼在腔內壁的版本見下一節的位置表。

兩個需求的失效模式也不對稱：

• 不加吸波：屏蔽腔變成一個高 Q 的腔體共振器。腔內的金屬壁幾乎不損耗能量，能量在裡面來回反射，形成駐波。駐波會讓功率放大器看到的負載阻抗偏離設計值（拉扯線性度與效率），也會讓接收端在特定頻點上靈敏度下降。頻率越高，腔體尺寸相對波長越大，模態越密，這種「某些頻點特別差」的行為越明顯。
• 不加導熱：功率放大器的接面溫度上升，輸出功率與效率一起降額，形成「越熱越沒效率、越沒效率越熱」的循環。毫米波段的這個循環特別陡，因為效率本來就低（見下一節）。

三種解法各有代價，選哪一種取決於你的餘裕在哪一側：

一體片的價值不在「兩個數字都高」，而在「少一層界面」。界面熱阻是加法：每多一層材料，就多兩個接觸面。在毫米波模組裡，界面熱阻往往比材料本體熱阻大——這一點在膠層厚度與熱阻的關係裡有完整的算法。所以比較不能只看單片導熱係數：以本體熱阻粗估，0.5 mm／3 W/m·K 的一體片約 1.7 cm²·K/W；而「0.5 mm／5 W/m·K 墊片 + 0.3 mm／約 1 W/m·K 吸波片」光是本體就 1.0 + 3.0 ≈ 4.0 cm²·K/W，還沒把多出來的兩層接觸界面算進去。在 0.2–0.5 mm 膠層、10–30 psi 這類常見條件下，堆疊的總熱阻往往由多層界面主導，只看墊片的導熱係數會高估分開貼的優勢；至於哪一種在你的堆疊裡總熱阻更低，要用含壓力與 BLT 條件的實測值判定。

吸波靠磁損、導熱靠填料：一片材料裡的兩個目標

電磁波吸收材料的本體不是「把電磁波擋住」，而是把電磁波的能量變成熱。做法有兩條路：磁性填料（鐵氧體、鐵矽鋁、羰基鐵粉）在交變磁場下產生磁滯與渦流損耗；介電型填料（碳系、導電高分子）靠電阻損耗。商用 10 MHz 到 18 GHz 的柔性吸波片，多數走磁性路線——這是吸波材料（radiation-absorbent material）最常見的工程形態。

讀規格書時，第一個要看懂的數字是反射損失（return loss，RL）：

• −10 dB：反射回來的功率是入射的 10%，也就是吸收了 90%
• −20 dB：反射 1%，吸收 99%
• −10 dB 那個點所在的頻率範圍，才是這片材料「有效」的頻段

於是「這片材料吸波」這句話沒有工程意義，除非它綁著頻段 + 厚度 + 測試方法三個條件。這是本文後面要反覆回到的一點。

導熱那一半的機制完全不同：熱在矽膠裡走的是填料顆粒串起來的網路，基體本身只有 0.2 W/m·K 上下，全靠填料把路打通。填料比例越高、網路越連續，導熱係數越高；但比例高到某個程度，材料就變硬、變脆、混煉黏度上升，壓縮與貼合能力開始下降。

（3D 渲染示意）左邊的吸波片要的是「電磁損耗」，右邊的導熱墊片要的是「熱傳導網路」。兩者搶的是同一批固體填料的位置。

衝突就發生在這裡：吸波與導熱要的是同一批固體。 磁粉既是磁損單元，也順便當導熱節點；但它導熱不如氮化鋁、氧化鋁這類純導熱填料，而且要達到吸收帶寬就得填到某個比例。橡膠基體中功能填料的添加量有上限，導熱填料與吸波劑的添加量是此消彼長的關係，實務上只能協調比例，找一個平衡點——這是《材料導報》那篇綜述對整個行業現況的結論（《材料導報》綜述全文轉載），不是某一家的配方問題。

所以量級上的事實是：

（上表為兆科兩條產品線的公開區間量級，實際型號以規格書為準。）看懂這張表，就不會再問「有沒有一片 12 W/m·K 又能 −20 dB 的」。這個問題等於問「有沒有一個跑百米又拿舉重金牌的人」——不是不存在，是物理上兩邊都要付代價。同一個界面位置上，導熱膏、相變材料與墊片三者怎麼取捨，是另一條線，見相變材料、導熱膏與導熱墊片怎麼選。

頻率越高，材料越薄，但熱越難走

吸波片的厚度不是自由參數，它跟波長綁在一起。最常見的四分之一波長型吸收體，厚度大約是工作波長的四分之一（在介質裡算）。換成實際數字：

（λ₀ = c / f；介質內波長更短，實際厚度會再小。毫米波頻段的定義見極高頻（EHF）：ITU 的 EHF 是 30–300 GHz、波長 1–10 mm。表中 24–29 GHz 那一列的 λ₀ 仍在 10–12.5 mm，嚴格說落在公分波，不在 EHF 的定義內；車用雷達的 76–81 GHz 才落在 EHF，屬 W 頻段。）

看起來「頻率越高越省空間」是好事，實際上是一個陷阱。磁性填料的磁導率與它的自然共振頻率乘積近似是個常數（Snoek 極限），想要在更高頻率還有損耗，就得把共振頻率往上推，代價通常是磁導率下降、吸收帶寬變窄。所以到了毫米波，磁性吸波片往往只能做「窄帶、薄、效率有限」；要寬帶就得改用介電損耗型或阻抗漸變的多層結構，那些又更難同時顧導熱。

熱的那一側同時在惡化。毫米波功率放大器的功率附加效率（PAE）隨頻率上升而下降，通常明顯低於低頻段，且依製程、偏壓與頻段差異很大，須以元件規格書的實測值為準——沒能送出去的直流功率，最後都變成熱。晶片面積又小，於是熱流密度高、熱點集中。而薄片能吃的熱阻預算也很小：0.2 mm 厚、2 W/m·K 的材料，本體熱阻約 1 cm²·K/W——聽起來不多，但兩側各還有一層接觸熱阻（由粗糙度、壓力與界面層厚度決定）。在這類薄片疊層裡，總熱阻往往由多層界面主導，可能明顯高於本體值；倍數多少要按你的堆疊、壓力與 BLT 實測才算數，不能只比較單片導熱率。

結論要講清楚：這片材料負責「界面」，不負責「整體散熱」。 毫米波的熱主要還是要靠金屬凸台、均熱板、散熱器把熱搬走；吸波導熱片做的是把熱從晶片「交給」那個結構，同時不讓腔體諧振失控。把它當散熱方案的主體，會失望；把它當界面層，它的價值就很具體。熱阻怎麼量、怎麼讀，見界面熱阻的量測方法。

車用雷達：能貼的位置只有四處，不能貼的很明確

這一節是全文最該被抄進設計規範的部分。車用雷達的頻段主要是 24 GHz（短距）、76–77 GHz 與 77–81 GHz（長距與高解析）。這裡得把定義跟俗稱分開：24 GHz 的 λ₀ 約 12.5 mm，嚴格說落在公分波，不在毫米波（30–300 GHz、波長 1–10 mm）的定義內——業界口中的「24 GHz 毫米波雷達」是品類俗稱，不是頻段歸屬；真正落在毫米波（極高頻 EHF）的是 76–81 GHz。無論哪一段，腔體小、波長短，位置錯一點結果差很多。

可以貼的四個位置：

兩個禁區，沒有例外：

1. 天線主波束前方。 吸波片是損耗體，放在波束裡等於直接把發射功率與接收靈敏度換成熱。有些模組為了壓低側瓣，會在陣列周圍貼一圈吸波片——那是「周圍」，不是「前方」。
2. 雷達罩（radome）內表面。 罩子的工作是讓電磁波低損耗穿過，同時保護天線。在罩內貼一層吸波片，等於改變了孔徑上的場分布與相位，量到的增益與波束形狀都會變，而且變化量隨溫度漂移。

（3D 渲染示意）吸波片的位置比面積重要：貼在側壁與後腔邊緣處理反射，天線正前方必須完全淨空。

頻率越高，還有一個容易忽略的效應：腔體的模式密度上升，但單一模態的位置依賴性更強。 意思是 Sub-6G 時代「多貼幾片、把腔內鋪滿」的做法，在 77 GHz 會變成「貼錯位置反而製造新的反射」。實務上的做法是先量再貼：用近場掃描或直接看 S11／S21 在哪些頻點惡化，再決定貼哪裡，而不是憑經驗鋪滿。

車規條件也在這裡進場：−40 到 125°C 的溫區，吸波片的磁導率與損耗角都會變，吸收峰會位移；低溫啟動時 PA 的偏壓與高溫時不同，射頻表現本來就會漂。所以「常溫 −15 dB」不是規格，兩端溫度的曲線才是規格。

順帶把車規門檻的名字點出來：被動元件常以 AEC-Q200 的溫循與耐濕項目作為入場門檻，模組端則另有整機的溫循與防護要求。材料供應商該給的是對應的測試報告與條件，不是一句「符合車規」。

5G 毫米波：AAU 與手機模組不是同一道題

5G 的 FR2 頻段（24.25–52.6 GHz，見 5G NR 頻段表）把同樣的物理問題放大到兩個完全不同的尺度上。FR2 這個名稱容易誤導：低段 24.25–29.5 GHz 的 λ₀ 還有 10–12.4 mm，嚴格說屬公分波；30 GHz 以上那半段才進入毫米波。本文後面提到的 28 GHz 工作點，指的就是這段 FR2 低段。

基地台 AAU／Massive MIMO：腔體大、功率放大器一排排、陣列單元互相耦合。吸波片在這裡做兩件事：壓低腔體諧振，吸收陣列邊緣的表面波與互耦。熱的那一側是「大面積、中等熱流密度」——這種場景下一體片的價值最高，因為它同時省掉一層界面與一段高度，而基地台的 Z 高度雖然不像手機那麼緊，但風道與防水結構一樣在搶空間。

手機毫米波模組：Z 高度以 0.1 mm 計，天線淨空（clearance）是硬約束，封裝天線（AiP）把天線做進封裝裡。這裡的吸波片幾乎只能貼在側面與背面，而且必須是低揮發、非汙染的配方——手機的散熱主力是石墨與均熱板，不是這片材料。把基地台那套「貼滿腔體」的做法搬到手機上，結果通常是天線效率掉得比諧振改善得多。

同一套判據也適用於光模組：那裡的界面熱設計見5G 光模組的射頻與熱界面設計。

高功率運算模組的取捨邏輯相同，只是熱流密度更高，材料怎麼挑見 AI 伺服器 GPU／VRM 的散熱材料選擇。車用電控那一側的環境條件更嚴苛，篩選順序見電動車馬達控制器的散熱材料。

選型五關：頻段、厚度、壓縮、溫漂、揮發

把前面幾節收成可以照順序過的關卡。每一關都給一句否決條件，過不了就換材料，不要靠後面的關卡補救。

第一關：頻段。 要的不是「有吸波功能」，是反射損失曲線。看 −10 dB 的帶寬是否覆蓋你的工作頻段，還要看諧波（2f、3f）落在哪裡——很多模組的輻射問題其實在二次諧波。否決條件：供應商只能給單點 dB 值、給不出曲線，或曲線沒有標測試方法。

第二關：厚度。 由腔體淨空與 λ/4 定。薄→吸收帶寬變窄、對頻率誤差敏感；厚→吃掉熱預算與 Z 高度。否決條件：厚度公差給不出來（±0.05 mm 與 ±0.2 mm 在 77 GHz 是兩件事）。

第三關：壓縮。 這一關最常被跳過。吸波片填料比例高、偏硬，要靠鎖附壓力才能貼合；但壓力一大，屏蔽罩會翹、天線板會變形，射頻反而更差。要看的是「在你能給的壓力下，壓縮率是多少、界面熱阻是多少」。硬度與壓縮的對應見導熱墊片壓縮與回彈怎麼看，間隙與厚度的對應見導熱墊片厚度與公差怎麼選。否決條件：只給 Shore 硬度、不給壓縮曲線。

第四關：溫漂。 要 −40°C 與 125°C 兩端的反射損失與熱阻，不是只有 25°C。磁性填料的磁導率隨溫度下降，吸收峰會往高頻或低頻位移；位移量決定你的頻段餘裕要留多少。否決條件：只給常溫數據。

第五關：揮發與滲油。 矽油遷移到雷達罩內表面或天線饋點，是車用與光學場景的典型失效；在高溫高濕下更明顯。要低揮發配方，或直接選非矽體系。否決條件：不提供揮發／滲油數據，或只給「符合 RoHS」——那與揮發無關。

規格書要寫的六個數字（含測試方法）

《材料導報》那篇綜述點出了一個行業級的問題：導熱性能的測試標準種類多、結果不具可比性；吸波性能有兩種評價方法，指標與原理都不同，檢測結果無法橫向比較。 這句話的實務意義是：你的規格書如果不寫測試方法，兩家供應商的數字根本不能放在一起比，採購比價比的是幻覺。

所以詢價與規格書至少要有這六行：

（3D 渲染示意）熱阻一定要綁壓力與膠層厚度。同一片材料在 10 psi 與 50 psi 下量到的熱阻，可以差一倍以上。

這六行可以直接抄進詢價單或規格書；要我們按你的腔體淨空與堆疊圖出一版條款，見聯絡頁。

以兆科自家兩條線為例，公開資料長這樣，可以直接對照上面六行來讀：

• 導熱吸波（TIF900 系列）：導熱 1.5–4.0 W/m·K、陶瓷粉＋軟磁填料、無鹵無鉛、厚度 0.5–12 mm、溫區 −45~200°C，型號按導熱係數分檔（4.0／3.0／2.0／1.5）。
• 吸波（TIR900 系列）：頻段 10 MHz–6 GHz、初始磁導率 30–200（@1 MHz）、厚度 0.03–0.50 mm；延伸型號 TIR-GC 覆蓋 2–12 GHz、TIR-HK 覆蓋 12–18 GHz、厚度 0.5–2.0 mm。

這裡也順帶把一個數字張力講清楚：一體片公開的最薄厚度是 0.5 mm，而 77 GHz 那張表建議 0.1–0.5 mm。兩者不衝突——若腔體只給得起 0.1–0.3 mm，就得改成「薄吸波片 + 薄導熱墊片」的分開貼法，而不是硬找一片更薄的一體片。

還有一句誠實話：公開頻段到 18 GHz。 5G FR2 的 28／39 GHz 與車用雷達的 77–81 GHz 不在這個區間內，這兩個場景必須按頻段另外取規格、另外要曲線。會把這句話寫出來的供應商不多，但它比任何「我們也支援毫米波」的宣稱都可靠——因為你可以拿曲線去核。取樣與驗證的完整清單見導熱材料樣品驗證清單。

從打樣到量產：三個檢查點

材料選定只是開始，模組真正出事多半在後面三段。

檢查點一：樣品階段，用真實結構量。 不要用平板夾具量完就下結論。要用實際的屏蔽罩、實際的鎖附力矩、實際的散熱器，量三件事：反射損失（含罩體）、界面熱阻、壓縮後的實際厚度。這一步量到的數字，才是後面規格書的基準。

檢查點二：熱循環，量「退化」而不是「初始」。 −40~125°C 循環數百次之後重測反射損失與熱阻，同時看三個退化路徑：磁粉氧化（吸波能力下降）、基體開裂（熱阻上升）、矽油遷移（污染罩體與天線）。熱循環計畫怎麼排見導熱材料熱循環測試規劃。

檢查點三：量產一致性，管三個公差。 厚度公差（直接影響壓縮量與熱阻）、密度或填料分布（影響反射損失的批次離散）、裁切毛邊（毛邊會頂起天線罩或屏蔽罩，形成蹺蹺板效應）。這三項放進 IQC 抽樣，比事後篩選便宜一個數量級。量產驗證項目見導熱材料量產驗證清單。

回到那個 2 mm

把整篇收成一句話：吸波與導熱在毫米波模組裡不是兩種材料的疊加，而是同一段 Z 高度上互相扣分的兩個目標。 一體片能讓你用一層界面付兩個需求，代價是導熱係數被稀釋到 1.5–4 W/m·K；分開貼能讓兩個指標各自最佳，代價是多一層界面與更高的堆疊。哪一種對，取決於你的餘裕在射頻還是熱。

真正可以照著做的順序只有一條：先確認頻段與曲線，再定厚度，再看壓縮與壓力，然後驗兩端溫度，最後管揮發。 這五關過了，材料才會在量產批次裡維持你實驗室量到的樣子；任何一關用「應該差不多」帶過，代價都會在別的部門那邊出現。

如果你手上已經有堆疊圖與腔體淨空，把這兩張圖交給兆科的工程團隊，可以一起把這五關的驗收條件寫成規格書條款——包含頻段、厚度公差、壓力下的熱阻，以及兩端溫度的曲線。