浙江电子元件散热基板

随着运算高速化和体积小型化，消费电子类产品对散热提出了更高要求。以金属铜和铝为主的散热材料，热辐射性能差，总体散热效率目前已不能满足消费电子类产品对散热的要求。中国科学院成都有机化学有限公司开发了碳纳米管散热涂料TNRC，提高金属/非金属材料表面热辐射能力，加强散热效果。碳纳米管（CNTs）是散热涂料理想的功能填料。CNTs被誉为世界上至黑的物质，辐射系数接近1，也是目前世界被验证认可的导热材料之一。与颗粒状的其它散热填料相比，纤维状的CNTs在涂层中更容易形成导热网络，还能对涂层产生明显的增强增韧作用。基于CNTs优异的散热性能，中国科学院成都有机化学有限公司开发了水性环保型碳纳米管散热涂料TNRC。应用结果表明：在材料表面涂覆TNRC，涂层导热系数可达到20W／m﹒K，热辐射系数大于0.95，表面电阻大于106Ω。涂层同时具有良好的耐水性和耐酸碱性。TNRC可实现微米级涂装，施工过程环保且能耗极低，各项性能指标处于国内前端水平。CNTs的导热性能高主要归因于其狭长的结构和较大的长径比，这使得它们在沿着长度方向的热交换性能非常高。浙江电子元件散热基板

微泰散热基板，微泰耐电压基板，微泰耐高温基板是通过将碳纳米管（CNT）嵌入氧化铝粉末颗粒并与高分子材料混合而成，是韩国FINETECH研发的另一种PCB绝缘材料。其特点包括高散热性能、极低的热膨胀率、强大的强度、优异的耐腐蚀性、出色的绝缘性能以及无静电产生，从而有效解决了PCB散热问题和加工过程中因静电产生的不良静电噪声问题。利用这种碳纳米管复合材料制作的半固化片，在与铜板热压成覆铜板（CCL）后，其散热性能远超MCCL和陶瓷基板。此外，采用我们的半固化片制作的CCL基板，相较于陶瓷基板，具有以下优势：1.成本效益明显，比陶瓷板更经济，降低了整体成本。2.高垂直散热性能，散热效果更佳。3.固化时收缩率可控，裁切、倒角、冲孔等加工过程更为便捷。4.材料坚固，不易破碎，加工过程中破损率极低。5.返工修复过程简便，只需修复部分工序。6.重量轻，比重只为1.9，远轻于陶瓷的3.3-3.9。7.热膨胀率极低，保证了电路板的稳定性。日本散热基板金属基板散热铝基板作为一种成熟的金属基覆铜板，其成本相对较低，更适合于大规模应用。

PCB是电子设备的关键部件，包括电阻、芯片、三极管等，其中芯片发热功率很高，常见CPU为70～300W，是主要发热源。因PCB高集成化，其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时，结合的各种材料热胀冷缩程度不同，造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变，如晶体管、芯片电阻等，进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速，造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象，引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级，芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手，降低热阻，而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统，保证元器件能安全长效工作。

碳纳米管是由碳原子构成的微纳米尺度的管状结构材料，可分为单壁碳纳米管（由单层碳原子经过卷曲形成的管状结构）和多壁碳纳米管（由多层碳原子组成的内外套管结构）。单壁碳纳米管室温导热系数高达6000W/m·K，多壁碳纳米管的室温导热系数也达3000W/m·K，是热导率高的材料之一，这与其结构中碳原子间强的C - C键等因素有关，这种结构赋予了碳纳米管良好的热传导性能，使其成为散热涂料和复合材料理想的功能填料。碳纳米管经过氩气高温煅烧后，硬度增加，这是由于碳纳米管表面的碳原子重新排列形成了更平整、致密的晶体结构。

散热基板是一种用于管理电子设备热量的关键组件。

PCB是电子设备主要部件，包括电阻、芯片、三极管等，其中芯片发热功率很高，常见CPU为70～300W，是主要发热源。因PCB高集成化，其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时，结合的各种材料热胀冷缩程度不同，造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变，如晶体管、芯片电阻等，进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速，造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象，引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级，芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手，降低热阻，而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统，保证元器件能安全长效工作。国际半导体技术发展组织提出，系统级冷却是限制芯片能量损失增长的主要原因。这表明高性能系统级散热技术的重要性。碳纳米管应变小于铝基板的特性使得碳纳米管在承受载荷时能够承受较大的应力而不易断裂。日本散热基板金属基板散热

化学降温：碳纳米管表面带有可吸附水分和水蒸气的特性，能够产生化学反应降低温度。浙江电子元件散热基板

碳纳米散热材料的主要特点。高散热性能：碳纳米管具有极高的导热性，能够有效地将热量从热源传导出去，从而显著提高散热效率。低热膨胀率：这种材料的热膨胀率非常低，这意味着它在温度变化时尺寸变化很小，有助于保持设备的稳定性和可靠性。强度大：碳纳米管复合材料具有很高的机械强度，能够承受较大的应力而不容易断裂。耐腐蚀性：该材料还具有优异的耐腐蚀性能，适合在各种严苛环境下使用。绝缘性能：碳纳米散热基板的绝缘性能非常好，能够防止电流泄漏，提高设备的安全性。无静电产生：这种材料在加工和使用过程中不会产生静电，从而避免了静电噪声对电子设备的影响。浙江电子元件散热基板