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手机芯片散热神器:碳纤维导热垫片 复材聚集复合资料

2022-06-15 21:31:23 | 作者:bob球彩

  “发热”问题一直是手机的痛点,手机品牌不惜于对散热计划的创新和开发。要说手机散热计划,近期发布的新机——声称努比亚史上最强Z系列旗舰的努比亚Z40 Pro,它的散热计划极端富丽,超大面积VC液冷均热板、石墨烯、纳米碳纤维导热片、高功率凝胶、石墨层等散热资料组成了独有的九层环抱冷封散热体系。其间不得不说的是碳纤维导热片,是高速工作芯片极佳的散热资料,可谓是“凉芯”散热。

  碳纤维导热垫片是一种导热垫片。导热垫片是以树脂为载体,添加导热填料制备而成的导热弹性垫片,首要用于补偿半导体器材与散热器之间的较大空隙,起到补偿公役及散热的效果,特别适用于多个芯片共用同一个散热器的场景。

  跟着电子零部件的开展趋于高功能化、小型化,芯片作业频率不断升高,产生的热量及热密度也随之进步,对导热散热体系也提出了更苛刻的要求。传统的导热垫片一般为很多氧化铝等球形填料填充的复合资料,其热导率一般低于10W/mK,已无法满意高功率、多功能化的电子产品发热需求。因而,以高导热碳纤维作为填料的高导热垫片应运而生。

  碳纤维导热垫片是一种以导热碳纤维为首要原资料的导热垫片。现在树脂基体一般多为硅橡胶,而碳纤维一般选用高导热的中心相沥青基碳纤维(导热系数能到达800w/m·K以上)。

  硅橡胶具有杰出的柔软性、高温功能和阻燃性,可在发热元件和散热器之间严密贴合。而碳纤维是一种高导热资料,在纤维方向上的导热系数能够超越铜,一起具有杰出的机械功能和优异的导热及辐射散热才能。高导热碳纤维垫片便是将碳纤维和硅橡胶的性质组合起来,进行优化规划和制作。

  值得注意的是,当碳纤维端面伸出导热垫外表,尽管资料的热导率得到了很大的进步,但外表显露的碳纤维会引起电子元器材短路,从而影响电子设备正常工作。因而高导热绝缘的碳纤维导热垫片成为研讨要点,如对碳纤维基材外表构成的绝缘涂层包覆等。

  碳纤维是一种含碳量在95%以上的新式纤维资料,它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨资料,因而在纤维轴向方向具有非常好的热传导功能,导热系数到达600~1300W/mK。

  碳纤维具有超高的轴向热导率,在硅胶基体里定向摆放后,添充较小的含量就能够极大进步复合资料的热导率,并且能够使得导热垫片具有各项异性的热传导效果。而怎么完成碳纤维在导热垫片中的定向排布成为难点。

  跟着导热垫片的厚度添加,其热传导旅程加长会导致导热系数略微有所下降,而导热垫片在遭到揉捏变形后会对其微观摆放结构有所影响,导致导热系数有所下降,因而在使用中应该挑选适宜厚度的导热垫片。

  导热垫片的碳纤维的取向程度偏低会构成碳纤维填充而导热率无法上升的缺点。为了进步导热垫片的导热率,现在一般是使用电场取向、磁场取向,或许挤出取向的办法对碳纤维进行定向排序。

  经过对碳纤维施加外电场,使碳纤维沿竖直方向取向。这种办法需求较强的电场强度且工艺较为杂乱。

  使用碳纤维的反磁性性质,在磁场效果下,碳纤维产生转向,使碳纤维在硅橡胶垫片的厚度方向上定向摆放。此办法制备工艺较为杂乱,制作本钱较高。现在导热系数为20~30W/mK的导热垫片根本选用这种办法。

  使用挤出剪切力使碳纤维在流速方向上取向,坚持挤出的碳纤维预备料在挤出过程中流速均匀,添加碳纤维在挤出流道后取得更好的取向。事实上,挤出流速较难坚持一致,一般会出现中心流速快,贴壁的部分流速较慢,影响碳纤维的取向。

  总的来看制备碳纤维导热垫片的难点包含碳纤维粉体长度精准操控、纤维取向操控、结构优化以及低本钱化等。现在,开发的碳纤维导热垫片导热系数可到达15~70W/mK,若优化制作工艺有望到达80~100W/mK,在5G手机、笔记本电脑、VR/AR、通讯设备、轿车电子以及其他关于散热要求极高的电子设备发热元器材等范畴将得到广泛使用。(来历:艾邦高分子)



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