PCB是電子設(shè)備主要部件,包括電阻、芯片、三極管等,其中芯片發(fā)熱功率很高,常見CPU為70~300W,是主要發(fā)熱源。因PCB高集成化,其發(fā)熱功率不斷提升。過高溫度對電子設(shè)備性能、可靠性、壽命等嚴重不利。元器件溫度相關(guān)失效包括機械失效與電氣失效。機械失效是溫度變化時,結(jié)合的各種材料熱脹冷縮程度不同,造成材料變形、屈服、斷裂等。電氣失效是溫度變化導致元器件性能改變,如晶體管、芯片電阻等,進而造成熱逸潰、電過載;同時溫度過高導致電子大量遷移和原子振動加速,造成離子遷移不受控和電子轟擊原子現(xiàn)象,引發(fā)離子污染和電遷移。這將嚴重影響元器件的安全、穩(wěn)定、壽命等。元器件散熱分為芯片級、封裝級、系統(tǒng)級,芯片級和封裝級散熱從優(yōu)化材料和制造工藝入手,降低熱阻,而系統(tǒng)級散熱是使用合適的散熱結(jié)構(gòu)和冷卻技術(shù)設(shè)計符合需求的散熱系統(tǒng),保證元器件能安全長效工作。國際半導體技術(shù)發(fā)展組織提出,系統(tǒng)級冷卻是限制芯片能量損失增長的主要原因。這表明高性能系統(tǒng)級散熱技術(shù)的重要性。納米碳散熱銅箔的均熱性能優(yōu)于石墨片,能夠使整機降溫達到6~15℃,能保護電子元器件并延長電子產(chǎn)品的壽命。安徽垂直導熱散熱基板
電子元件在工作時會產(chǎn)生較多熱量,為了盡快散熱,通常要加裝金屬散熱片。但是金屬表面的熱輻射系數(shù)很低,在沒有對流傳熱的條件下,匯集到金屬表面的熱量很難散發(fā)出去。通過涂層技術(shù)改善金屬表面的熱輻射效率,是提高金屬材料散熱性能的重要途徑。在電子工業(yè)迅速發(fā)展的現(xiàn)在,散熱涂料廣受關(guān)注。碳納米管(CNTs)是散熱涂料理想的功能填料。CNTs是目前世界上已知的良好的導熱材料之一。CNTs是一維納米材料,比表面積大,被譽為世界上黑的物質(zhì),輻射系數(shù)接近1。納米纖維狀的CNTs,與顆粒狀的其它散熱填料相比,更容易形成導熱網(wǎng)絡,對涂層增強增韌效果明顯,涂層很薄時,比如5-10微米,就能形成均勻光潔、機械性能優(yōu)異的膜。碳納米管散熱涂料以輻射能力強、涂層薄、熱阻小為明顯特征,可以激發(fā)金屬散熱器表面的共振效應,明顯提高遠紅外發(fā)射效率,加快熱量從散熱器表面的快速散發(fā)。適用于薄膜散熱、金屬基板散熱、LED燈基座散熱、電器外殼散熱。福建韓國散熱基板燃料電池在電子、航空航天、汽車等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。

材質(zhì)特性:氧化鋁陶瓷具有高絕緣性、高硬度、耐高溫以及化學穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點。其導熱系數(shù)一般在20-30W/m?K左右,雖然相較于金屬材料偏低,但在絕緣性能要求高的場合優(yōu)勢明顯。結(jié)構(gòu)與散熱機制:其結(jié)構(gòu)多為多層陶瓷與金屬化層復合的形式,通過在陶瓷內(nèi)部構(gòu)建特定的熱傳導通道,如在陶瓷層中添加高熱導率的填料或者采用特殊的燒結(jié)工藝來提高其導熱性能。電子元件產(chǎn)生的熱量在陶瓷基板內(nèi)通過熱傳導的方式傳遞至金屬化層,再由金屬化層將熱量傳遞給外部的散熱裝置。應用場景:在電力電子領(lǐng)域的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)模塊、高頻通信電路中的功率放大器等對絕緣性能和散熱都有嚴格要求的設(shè)備中應用,既能保證電氣絕緣安全,又能有效散熱。
納米碳材料(碳納米管、石墨烯等)是目前世界上已知的良好的導熱材料之一,是散熱涂料理想的功能填料。該散熱涂料以輻射能力強、涂層薄、熱阻小為特征,可以激發(fā)金屬散熱器表面的共振效應,提高遠紅外發(fā)射效率,加快熱量從散熱器表面的快速散發(fā)。適用于薄膜散熱、金屬基板散熱、LED燈基座散熱、電器外殼散熱。TNRC-1,固化溫度較低,適合銅箔、鋁箔的轉(zhuǎn)移涂布和凹版印刷,各種金屬件的噴涂。TNRC-2,固化溫度不低于130℃,涂層硬度更高,附著力更好,適合各種金屬件的噴涂。TNRC-3,絲網(wǎng)印刷的水性散熱油墨,適合金屬件局部的散熱需求。除了提供各種金屬基材的散熱方案,我們還可以提供多種塑料基材的散熱方案,基材包括:PET、PC、PS、PA、ABS等等。碳納米散熱材料在提高電子設(shè)備性能和可靠性方面將發(fā)揮更加重要的作用。

射流射流是一種高效的冷卻方法,開始用于航天發(fā)動機,后來也用于大功率芯片,熱流密度超過500W/cm2。駐點區(qū)射流方向變化,換熱效率很高,但遠離該區(qū)域冷卻效果迅速下降,多噴嘴結(jié)構(gòu)能解決這個問題。射流冷卻研究集中于結(jié)構(gòu)參數(shù)和工質(zhì)。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括噴嘴直徑、陣列等。此外,沖擊面結(jié)構(gòu)也會影響冷卻效果,如錐形表面比平面能提高11%的冷卻效果。工質(zhì)方面對納米流體、液體金屬研究較多,它們比傳統(tǒng)流體有更好的性能。Selimefendigil研究了納米顆粒形狀對射流的影響。Xiang發(fā)現(xiàn)與水相比,采用液態(tài)Ga,熱阻下降29.8%。碳納米管應變小于鋁基板的特性使得碳納米管在承受載荷時能夠承受較大的應力而不易斷裂。浙江無靜電噪聲散熱基板半導體鉆模
電子領(lǐng)域:碳納米散熱基板廣泛應用于各種電子器件的散熱系統(tǒng)中,如計算機、手機、平板電腦等。安徽垂直導熱散熱基板
四)工業(yè)電子領(lǐng)域在工業(yè)自動化控制設(shè)備中,如大功率變頻器、伺服驅(qū)動器等,內(nèi)部的功率半導體器件(如IGBT等)發(fā)熱量大,需要可靠的散熱措施。氧化鋁陶瓷散熱基板或金屬-陶瓷復合散熱基板常被應用于此,通過良好的散熱性能維持這些器件的正常工作溫度,確保工業(yè)設(shè)備的精確控制和穩(wěn)定運行,避免因過熱引發(fā)的生產(chǎn)中斷或設(shè)備損壞等問題,保障工業(yè)生產(chǎn)的高效性和連續(xù)性。五、散熱基板的發(fā)展趨勢(一)高性能材料研發(fā)未來,科研人員將繼續(xù)致力于研發(fā)具有更高導熱系數(shù)、更低熱阻以及更好熱匹配性的新材料作為散熱基板。例如,探索新型陶瓷材料、碳納米材料與金屬的復合工藝,開發(fā)出能在極端高溫、高功率密度環(huán)境下仍具備杰出散熱性能的基板材料,以滿足航空航天、高級芯片等領(lǐng)域不斷提升的散熱需求。安徽垂直導熱散熱基板