散熱的重要性提升，熱管、均溫板技術興起
隨著科技的進步以及人們消費理念的轉變，大眾對電子產品的要求逐漸趨于輕薄化、潮流化、多功能化。電子產品的性能變得越來越強大時，集成度和組裝密度將不斷提高，從而導致功耗和發(fā)熱量急劇增加。據統(tǒng)計，由熱量集中引起的電子元器件故障占總故障率的55%，因此，熱處理技術是電子產品中要考慮的重要因素。
傳統(tǒng)的導熱材料主要是金屬材料，但是金屬材料的密度高，膨脹系數高，在要求高導熱率時，它們無法滿足使用要求。導熱石墨片具有獨特的晶粒取向，可以在兩個方向上均勻地傳導熱量。目前，大多數智能手機都使用石墨片散熱解決方案，但隨著電子設備散熱要求的提高，單層或雙層石墨片的導熱不能滿足更高的散熱要求。
5G 吹來的熱風
5G時代的高速度和低延遲為我們帶來了更好的體驗，但是電子產品將消耗更多的功率并產生更多的熱量，因此，消費電子的導熱和散熱能力已成為產品穩(wěn)定立足的關鍵技術之一。另外，在5G時代，電子設備的集成功能逐漸增加并變得復雜化，而設備本身的尺寸不斷縮小，這對電子設備的熱處理技術提出更高的要求。因此，發(fā)展5G電子設備的重難點之一就是解決散熱問題。
5G手機需要更快的傳輸速度，MIMO技術則增加了天線數量，射頻前端需要支持的頻段數量大大增加。同時，隨著高頻信號處理難度的增加，使得系統(tǒng)射頻組件的性能要求也大大提高，載波聚合和MIMO技術之類的新應用需要對每個射頻器件進行技術更新。4G手機天線主要是2*2 MIMO，而5G使用更多的4*4 MIMO天線方案來提高5G傳輸速度。然而，在高速傳輸中會產生大量熱量，因此如何降低傳輸過程中增加的溫度、減少對手機性能的損耗是目前發(fā)展5G手機的挑戰(zhàn)之一。
5G手機的普通過濾器對溫度非常敏感，如果外部溫度環(huán)境發(fā)生變化，則過濾器的性能將急劇下降。與4G手機相比，隨著頻段數量的增加，5G手機中射頻濾波器組件的需求也相應增加，對溫度的處理要求也隨之增加。
5G手機的散熱需求受功耗增加和結構變化的影響。一方面，5G手機的芯片處理能力是4G手機的五倍，同時功能的復雜化和處理能力的進步使得功耗也隨之增加，5G手機對散熱有更高的要求。另一方面，手機天線數量的增多、電磁波穿透能力的變弱以及機身材質的非金屬化對但散熱結構的設計要求越來越高。
石墨烯、熱管、均溫板散熱技術興起
目前市場上散熱的主要方式是使用多層石墨片。眾所周知，導熱系數越高，越有利于熱量的擴散。數據顯示，良好的石墨片導熱系數可達到1500 W/mk至1500 W/mk，而一般純銅的導熱系數是380 W/mk。可見石墨的導熱性優(yōu)于一般的金屬材料。石墨提供最大限度的有效表面積，在這個表面上熱量被有效轉移和帶走，換句話說就是，石墨通過優(yōu)異的導熱性，迅速降低電子產品工作時發(fā)熱元件所在位置的溫度，均勻產品的整體溫度，擴大散熱表面積，從而降低整個電子產品的溫度，提高電子產品的工作穩(wěn)定性及使用壽命。智能手機中使用石墨片的部件有 CPU、電池、無線充電、天線等。
石墨膜、石墨片的上游原材料市場非常集中。高導熱石墨膜上游的主要原料是聚酰亞胺，輔助材料是膠帶、保護膜等，主要制造設備是碳化爐、模切機、壓延機等。其中，聚酰亞胺是高性能的絕緣材料，行業(yè)具有很高的技術壁壘，全球能生產高性能聚酰亞胺的制造商很少，主要代表有美國杜邦、日本Kaneka和韓國的SKPI，合計占據全球高達 90%的市場份額。
熱管與均溫板導熱系數高于其他方案
對比不同材料的導熱系數發(fā)現，熱管和均溫板的導熱系數是石墨材料的近十倍，在熱管和均溫板當中，均溫板的導熱系數更高。因此，熱管和均溫板的優(yōu)勢更明顯。另外，熱管屬于一維線性熱傳導，而真空腔均熱板則是提供二維的傳導空間，因此效率更高。具體來說是熱量被真空腔底部的液體吸收后，再經過蒸發(fā)擴散到真空腔內，將熱量傳導至散熱片上，隨后冷凝為液體回到底部。這種散熱原理與冰箱空調的蒸發(fā)、冷凝過程類似。
均溫板、熱管散熱技術未來朝更輕薄、高效能方向發(fā)展
電子設備追求時尚化的過程中，輕薄化成為繞不開的話題。設備變薄意味著需要更薄的熱管和均溫板。銅作為熱管的主要材質，形狀的保持需要一定的厚度，但是消費類電子的空間有限，因此平衡熱管與設備之間的關系成為行業(yè)發(fā)展中的重點。當前，日本和國內部分企業(yè)正在傾力研發(fā)專供智能手機的超薄熱管。未來隨著高功率產品的涌現、產業(yè)的數字化轉型，市場對高效能的熱管、均熱板需求將大幅上漲，同時也會提出更多的生產要求，這將促進散熱產品往更優(yōu)質、更高效的方向升級，有利于行業(yè)的良性健康發(fā)展。
散熱需求的增加以及廣闊的市場空間吸引了國內外眾多玩家，國外企業(yè)日本松下、美國GRAFTECH和日本KANEKA為代表，國內廠商包括碳元科技、中石科技、嘉興中易碳素、博昊科技、新綸科技、深圳壘石。
本文來源：互聯(lián)網 版權歸原作者所有，轉載僅供學習交流，如有不適請聯(lián)系我們，謝謝。
標簽： 點擊： 評論: